Detali_mashin_KIT_2014_1
.docДите?Лабораторная работа № 1
РАСЧЕТ ВИНТОВОГО ДОМКРАТА
-
Исходные данные
Таблица 1.1
Варианты исходных данных к заданию № 1 (значком * отмечена сталь закаленная)
|
№ |
Тип резьбы |
G, кН |
hmax, мм |
Материал детали 1 (винт) |
Материал детали 2 (гайка) |
Материал детали 3 (рукоятка) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
Трап. |
17,8 |
200 |
Сталь 40ХФА* |
БрО3Ц12С5 |
Ст1кп |
|
2 |
Упорн. |
11,5 |
350 |
Сталь 45 |
СЧ15 |
Ст3кп |
|
3 |
Трап. |
5,6 |
300 |
Сталь 35 |
БрОНФ |
Ст4сп |
|
4 |
Упорн. |
12,6 |
400 |
Сталь 40 |
БрО4Ц7С5 |
Ст3сп |
|
5 |
Трап. |
13,8 |
250 |
Сталь 50Х* |
Сталь 10 |
Ст2пс |
|
6 |
Упорн. |
6,3 |
180 |
Сталь 45 |
СЧ10 |
Ст5пс |
|
7 |
Трап. |
7,1 |
550 |
Сталь 50 |
БрО5Ц5С5 |
Ст1кп |
|
8 |
Упорн. |
10,2 |
300 |
Сталь 35 |
СЧ18 |
Ст3кп |
|
9 |
Трап. |
16,6 |
420 |
Сталь 35Х* |
Сталь 15 |
Ст4пс |
|
10 |
Упорн. |
12,5 |
350 |
Сталь 40 |
БрО8Ц4 |
Ст5сп |
|
11 |
Трап. |
9,9 |
450 |
Сталь 45 |
СЧ20 |
Ст3сп |
|
12 |
Упорн. |
4,3 |
500 |
Сталь 50 |
СЧ21 |
Ст2пс |
|
13 |
Трап. |
8,5 |
650 |
Сталь 30 |
БрО10Ц10 |
Ст1кп |
|
14 |
Упорн. |
14,1 |
320 |
Сталь 30ХМА* |
БрО6Ц6С3 |
Ст2пс |
|
15 |
Трап. |
3,7 |
540 |
Сталь 35 |
СЧ10 |
Ст4кп |
|
16 |
Упорн. |
9,2 |
480 |
Сталь 40 |
СЧ15 |
Ст1кп |
|
17 |
Трап. |
8,1 |
310 |
Сталь 45 |
БрО10Ф1 |
Ст5пс |
|
18 |
Упорн. |
12,7 |
470 |
Сталь 30ХГС* |
Сталь 20 |
Ст2пс |
|
19 |
Трап. |
15,2 |
220 |
Сталь 20ХГСА* |
Сталь 10 |
Ст4кп |
|
20 |
Упорн. |
4,6 |
560 |
Сталь 50 |
БрОНФ |
Ст3кп |
|
21 |
Трап. |
7,4 |
370 |
Сталь 30 |
СЧ18 |
Ст3сп |
|
22 |
Упорн. |
13,5 |
290 |
Сталь 45ХН* |
Сталь 10 |
Ст5пс |
|
23 |
Трап. |
5,9 |
400 |
Сталь 35 |
БрА9Ж4 |
Ст4пс |
|
24 |
Упорн. |
16,3 |
330 |
Сталь 50ХН* |
Сталь 15 |
Ст3кп |
|
25 |
Трап. |
10,4 |
460 |
Сталь 40 |
СЧ24 |
Ст1кп |
|
26 |
Упорн. |
6,6 |
500 |
Сталь 45 |
БрО3Ц12С5 |
Ст2пс |
|
27 |
Трап. |
11.1 |
440 |
Сталь 50 |
СЧ25 |
Ст5сп |
|
28 |
Упорн. |
9,7 |
290 |
Сталь 30 |
СЧ10 |
Ст4пс |
|
29 |
Трап. |
12,9 |
200 |
Сталь 30ХНЗА* |
БрО4Ц7С5 |
Ст2пс |
|
30 |
Упорн. |
7,7 |
550 |
Сталь 45 |
СЧ15 |
Ст3сп |
|
31 |
Трап. |
21,5 |
400 |
Сталь 40Х* |
БрО3Ц12С5 |
Ст1кп |
|
32 |
Упорн. |
15,2 |
250 |
Сталь 50 |
СЧ10 |
Ст1пс |
|
33 |
Трап. |
13,6 |
360 |
Сталь 45 |
БрО4Ц7С5 |
Ст2кп |
|
34 |
Упорн. |
8,1 |
500 |
Сталь 35Х* |
БрО5Ц5С5 |
Ст1сп |
|
35 |
Трап. |
14,5 |
650 |
Сталь 50Х* |
СЧ24 |
Ст2пс |
|
36 |
Упорн. |
23,8 |
320 |
Сталь 40ХФА* |
БрО8Ц4 |
Ст2сп |
|
37 |
Трап. |
12,3 |
1000 |
Сталь 35 |
БрО10Ц10 |
Ст3кп |
Продолжение табл. 1.1 (значком * отмечена сталь закаленная)
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
38 |
Упорн. |
9,5 |
720 |
Сталь 40 |
СЧ18 |
Ст3пс |
|
39 |
Трап. |
25,4 |
520 |
Сталь 30 |
БрО6Ц6С3 |
Ст3сп |
|
40 |
Упорн. |
11,6 |
470 |
Сталь 45 |
СЧ21 |
Ст4кп |
|
41 |
Трап. |
16,4 |
250 |
Сталь 50 |
БрО10Ф1 |
Ст4пс |
|
42 |
Упорн. |
22,5 |
390 |
Сталь 35ХМ* |
БрОНФ |
Ст4сп |
|
43 |
Трап. |
10.2 |
1100 |
Сталь 50ХН* |
СЧ15 |
Сталь 10 |
|
44 |
Упорн. |
24,1 |
600 |
Сталь 30ХМА* |
БрО8Ц4 |
Сталь 15 |
|
45 |
Трап. |
30,0 |
550 |
Сталь 45ХН* |
БрА9Ж4 |
Сталь 20 |
|
46 |
Упорн. |
17,6 |
485 |
Сталь 40 |
СЧ30 |
Ст1кп |
|
47 |
Трап. |
12,4 |
364 |
Сталь 50 |
БрО10Ф1 |
Ст4кп |
|
48 |
Упорн. |
15,7 |
820 |
Сталь 45 |
СЧ18 |
Ст3пс |
|
49 |
Трап. |
20,0 |
615 |
Сталь 35 |
БрО4Ц7С5 |
Ст1сп |
|
50 |
Упорн. |
14,2 |
740 |
Сталь 30 |
СЧ35 |
Ст4пс |
Рис. 1.1. Схема винтового домкрата:
1 – винт; 2 – гайка; 3 – рукоятка
Содержание задания:
1. Рассчитать основные элементы грузового домкрата и определить размер ходового винта 1 и рукоятки 3 (см. рис. 1.1) при условии, что он приводится в действие одним человеком. Трением в сферической опоре пренебречь. Проверить ходовой винт на устойчивость.
Исходные данные взять из табл. 1.1. Значком * отмечена сталь закаленная.
2. Письменно ответить на вопросы для самоконтроля в конце задания.
-
Методика расчета
1. Задаются запасом прочности S и определяют допускаемые напряжения для материала ходового винта по формулам (1.1, а) или (1.1, б) в зависимости от того, является материал хрупким или пластичным:
− для
пластичных материалов
;
(1.1, а)
− для
хрупких материалов
. (1.1, б)
Здесь т − предел текучести, в − предел прочности, определяются в зависимости от материала винта по табл. П.1 Приложения.
Запас прочности выбирается в следующих пределах:
для пластичных материалов: S
мало- и среднеуглеродистые стали
(незакаленные) 1,2 − 1,5 .
для хрупких материалов: S
высокопрочные закаленные стали 2 − 2,5;
серый чугун 3 − 3,5;
бронза 2,5 − 3;
2.
Определяют внутренний диаметр винта
,
исходя из обеспечения прочности его
стержня на сжатие:
.
(1.2)
3.
При достаточно большой длине винта
(hmax
4dвн)
он может разрушиться за счет потери
устойчивости значительно раньше, чем
от сжатия. Так как для всех вариантов
задания hmax
4dвн,
производится расчет винта домкрата на
устойчивость. Для этого из формулы
Эйлера для критической силы
,
равной в данном случае G,
определяется внутренний диаметр винта,
исходя из обеспечения устойчивости
стержня:
.
(1.3)
Здесь l − приведенная длина выступающей части стержня (l = 2hmax);
ny − запас устойчивости (его принимают равным 2,5...4);
E − модуль упругости (для сталей Е = 2,1105 МПа =2,11011 Па).
Вычислив новое значение dвн из условия устойчивости по формуле (1.3), необходимо сравнить его со значением dвн, полученным по формуле (1.2). Выбрав из этих двух значений большее, из таблиц П.4 или П.5 Приложения выбирают значение наружного (основного) диаметра резьбы. Выбрав резьбу, выписывают ее обозначение по ГОСТ и все размеры, данные в таблице.
4. Для определения размеров рукоятки вначале необходимо вычислить величину момента Mкр , необходимого для поворота ходового винта:
,
(1.4)
где − угол подъема резьбы, принимается равным 4о; − угол трения резьбы, принимается равным 9о.
5. Определяется необходимая длина рукоятки Lp :
.
(1.5)
Здесь T − усилие на рукоятке (принимается равным 200 Н).
Полученная
из (1.5) длина рукоятки округляется до
целых мм. Если она получилась меньше
150 мм, принимается
=
150 мм.
6. Определяется диаметр рукоятки из условия ее прочности на изгиб в сечении с – с (см. рис. 1.1):
.
(1.6)
Диаметр D2 = d +10 мм.
Допускаемые напряжения при изгибе и = (1,1...1,2), Па.
Все размеры в формуле (1.6) подставляются в метрах!
Полученное из (1.6) значение диаметра рукоятки округляется до целых мм в большую сторону.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое домкрат? История создания, область применения.
2. Резьба трапецеидальная, резьба упорная. Когда такая резьба применяется? Отличие этих резьб от метрической резьбы.
Привести чертеж (схему) метрической резьбы с обозначением параметров резьбы: наружный, средний и внутренний диаметры, угол профиля резьбы, шаг.
3. Что такое угол подъема резьбы? Угол трения? Приведенный коэффициент трения? В каких резьбах приведенный коэффициент трения больше?
ПРИЛОЖЕНИЕ
|
Таблица П.1 |
||||||||||||
|
Механические характеристики сталей |
||||||||||||
|
в состоянии поставки закаленных |
||||||||||||
|
Марка стали |
в , МПа |
т , МПа |
Марка стали |
в , МПа |
т , МПа |
|
Марка стали |
в, МПа |
т , МПа |
|||
|
Ст1кп |
355 |
180 |
Ст5кп |
500 |
260 |
|
35Х |
910 |
740 |
|||
|
Ст1пс |
365 |
200 |
Ст5пс |
530 |
275 |
|
50Х |
1080 |
880 |
|||
|
Ст1сп |
375 |
210 |
Ст5сп |
550 |
290 |
|
30ХМА |
930 |
740 |
|||
|
Ст2кп |
380 |
205 |
Сталь 10 |
340 |
210 |
|
35ХМ |
1570 |
1370 |
|||
|
Ст2пс |
390 |
210 |
Сталь 15 |
380 |
230 |
|
20ХГСА |
780 |
640 |
|||
|
Ст2сп |
400 |
215 |
Сталь 20 |
420 |
240 |
|
30ХГС |
1090 |
830 |
|||
|
Ст3кп |
420 |
220 |
Сталь 25 |
440 |
250 |
|
45ХН |
1030 |
830 |
|||
|
Ст3пс |
425 |
230 |
Сталь 30 |
490 |
295 |
|
50ХН |
1080 |
880 |
|||
|
Ст3сп |
430 |
235 |
Сталь 35 |
540 |
320 |
|
30ХН3А |
980 |
780 |
|||
|
Ст4кп |
430 |
245 |
Сталь 40 |
580 |
340 |
|
50Г2 |
940 |
680 |
|||
|
Ст4пс |
440 |
250 |
Сталь 45 |
610 |
360 |
|
40Х |
1470 |
1280 |
|||
|
Ст4сп |
450 |
255 |
Сталь 50 |
640 |
380 |
|
40ХФА |
900 |
750 |
|||
|
Примечание: Ст1…5 – сталь мало- и среднеуглеродистая обыкновенного качества ГОСТ 380-88; Сталь 10…50 – сталь мало- и среднеуглеродистая качественная конструкционная ГОСТ 1050-88; Сталь 35Х…40ХФА – сталь легированная конструкционная. |
||||||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
||||||||||||
|
Таблица П.2 |
|
Таблица П.3 |
||||||||||
|
Механические характеристики |
Механические характеристики |
|||||||||||
|
серого чугуна ГОСТ 1412-85 |
бронз |
|||||||||||
|
Марка |
в, МПа |
Марка |
в, МПа |
|||||||||
|
СЧ10 |
100 |
БрО3Ц12С5 |
206 |
|||||||||
|
СЧ15 |
150 |
БрО4Ц7С5 |
176 |
|||||||||
|
СЧ18 |
180 |
БрО5Ц5С5 |
176 |
|||||||||
|
СЧ20 |
200 |
БрО8Ц4 |
196 |
|||||||||
|
СЧ21 |
210 |
БрО10Ц10 |
196 |
|||||||||
|
СЧ24 |
240 |
БрО6Ц6С3 |
200 |
|||||||||
|
СЧ25 |
250 |
БрО10Ф1 |
177 |
|||||||||
|
СЧ30 |
300 |
|
БрОНФ |
285 |
||||||||
|
СЧ35 |
350 |
|
БрА9Ж4 |
500 |
||||||||
|
Таблица П.4 |
|||||||
|
Геометрические размеры трапецеидальной резьбы |
|||||||
|
Пример обозначения резьбы (d = 46 мм, s = 6 мм): Tr46х6 ГОСТ 9484-73
|
|||||||
|
d, мм |
s, мм |
dcp, мм |
dвн , мм |
d, мм |
s, мм |
dср, мм |
dвн, мм |
|
12 |
2 |
11,0 |
9,5 |
38 |
6 |
35,0 |
31,0 |
|
12 |
3 |
10,5 |
8,5 |
38 |
10 |
33,0 |
27,0 |
|
14 |
2 |
13,0 |
11,5 |
40 |
3 |
38,5 |
36,5 |
|
14 |
3 |
12,5 |
10,5 |
40 |
6 |
37,0 |
33,0 |
|
16 |
2 |
15,0 |
13,5 |
40 |
10 |
35,0 |
29,0 |
|
16 |
4 |
14,0 |
11,5 |
42 |
3 |
40,5 |
38,5 |
|
18 |
2 |
17,0 |
15,5 |
42 |
6 |
39,0 |
35,0 |
|
18 |
4 |
16,0 |
13,5 |
42 |
10 |
37,0 |
31,0 |
|
20 |
2 |
19,0 |
17,5 |
44 |
3 |
42,5 |
40,5 |
|
20 |
4 |
18,0 |
15,5 |
44 |
8 |
40,0 |
35,0 |
|
22 |
8 |
18,0 |
13,0 |
46 |
3 |
44,5 |
42,5 |
|
24 |
2 |
23,0 |
21,5 |
46 |
8 |
42,0 |
37,0 |
|
24 |
8 |
20,0 |
15,0 |
48 |
3 |
46,5 |
44,5 |
|
26 |
2 |
25,0 |
23,5 |
48 |
8 |
44,0 |
39,0 |
|
26 |
8 |
22,0 |
17,0 |
50 |
3 |
48,5 |
46,5 |
|
28 |
2 |
27,0 |
25,5 |
50 |
8 |
46,0 |
41,0 |
|
28 |
8 |
24,0 |
19,0 |
52 |
3 |
50,5 |
48,5 |
|
30 |
3 |
28,5 |
26,5 |
52 |
8 |
48,0 |
43,0 |
|
30 |
6 |
27,0 |
23,0 |
55 |
3 |
53,5 |
51,5 |
|
30 |
10 |
25,0 |
19,0 |
55 |
8 |
51,0 |
46,0 |
|
32 |
3 |
30,5 |
28,5 |
60 |
3 |
58,5 |
56,5 |
|
32 |
6 |
29,0 |
25,0 |
60 |
8 |
56,0 |
51,0 |
|
32 |
10 |
27,0 |
21,0 |
65 |
4 |
63,0 |
60,5 |
|
34 |
3 |
32,5 |
30,5 |
65 |
10 |
60,0 |
54,0 |
|
34 |
6 |
31,0 |
27,0 |
70 |
4 |
68,0 |
65,5 |
|
34 |
10 |
29,0 |
23,0 |
70 |
10 |
65,0 |
59,0 |
|
36 |
3 |
34,5 |
32,5 |
75 |
4 |
73,0 |
70,5 |
|
36 |
6 |
33,0 |
29,0 |
75 |
10 |
70,0 |
64,0 |
|
36 |
10 |
31,0 |
25,0 |
80 |
4 |
78,0 |
75,5 |
|
38 |
3 |
36,5 |
34,5 |
80 |
10 |
75,0 |
69,0 |