1.5. Подбор резьбы по госТу.
По ГОСТ 9484-8 выбираем трапецеидальную однозаходную резьбу с параметрами (рис. 4):
наружный диаметр d = 24 мм;
средний диаметр d2 = 21,5 мм;
внутренний диаметр d3 = 18,5 мм;
шаг P = 5 мм;
рабочая высота профиля H1 = 2,5 мм;
зазор по вершине резьбы ас = 0,5 мм;
радиус скругления по вершине наружной резьбы R1 =0,125 мм;
радиус скругления по впадине наружной и внутренней резьбы R1 =0, 25 мм.
Рис. 4
1.6. Проверка условия самоторможения.
Условие самоторможения
где - угол подъема винтовой линии резьбы на среднем цилиндре;
-
приведенный угол трения;
К - запас самоторможения, по данным должен быть не менее 1,2.
Угол подъема резьбы при числе заходов n = 1
.
Подставляя численные значения параметров, получим
.
Приведенный угол трения равен
,
где f – коэффициент трения, – угол наклона рабочей грани витка к торцовой плоскости винта.
Для трапецеидальной резьбы = 150; коэффициент трения f = 0,12. Подставляя в значения параметров, получим следующее значение приведенного угла трения
.
Условие самоторможения выполняется, так как
.
1.7. Определение моментов в винтовой паре.
Момент Т, создаваемый рабочим, в любом в винтовом механизме должен быть равен сумме моментов
T = Tp + Tп ,
где Tp - момент в резьбе; Tп - момент трения в пяте, величина которого зависит от размеров и формы пяты.
Момент в резьбе Tp вычисляем по формуле
Н·мм
Выбираем сферичискую пяту (пята – поверхность вращающегося винта, к которой приложено осевое усилие Q).
Для сферической пяты момент трения Тп определяется по зависимости
,
где f – коэффициент трения стального винта о стальную пяту, принимаем f =0,12 dH – диаметр круговой площадки контакта винта и пяты.
,
где
-
радиус сферы,
-
приведенный модуль упругости для
стальных деталей равный 2,1·105
МПа
Величина
должна
быть такой, чтобы удовлетворялось
условие контактной прочности:
,
где [
]
– допускаемое контактное напряжение
,
где SH
– коэффициент запаса прочности равный
1,1
-
временный предел контактной выносливости:
В
этой формуле
- коэффициент долговечности равный 2,4
-
длительный предел контактной выносливости,
определяемый по формуле для нормализованных
и улучшенных сталей
[1].
Подставим числовые значения и найдем dH:
МПа,
МПа,
мм,
мм.
Подставляя в (2.14) числовые значения параметров, находим момент трения в пяте
Н·мм.
Суммарный момент Т равен
T = 25800 + 2131 = 27931 Н·мм.
1.8. Проверка прочности винта.
Выполняем проверку прочности винта на совместное действие изгиба и кручения по эквивалентному напряжению.
Условие прочности для пластичных материалов имеет вид
Напряжения кручения от момента Тк, равного для пресса суммарному моменту Т, определяются по зависимости
,
где dш
– диаметр шейки в месте крепления
рукоятки к винту
Принимая dш = 0,95d1 = 16,899, подставляем числовые значения параметров, получим
МПа.
Так
же верхняя часть винта испытывает изгиб
моментом
,
наибольшее значение которого достигается,
когда винт занимает крайнее верхнее
положение, при котором
,
гдеh2
– высота головки винта равная 1,3d
=31,2 мм. Отсюда
Н·мм.
Напряжение изгиба создаваемое этим моментом будет подсчитываться по формул
МПа.
Эквивалентные напряжения
МПа.
Допускаемое напряжение [] определяется по формуле
,
где оп - опасное (предельное) напряжение; S - коэффициент запаса прочности.
Коэффициент запаса прочности определяется как произведение коэффициентов
S = S1 · S2 · S3 ,
где S1 – коэффициент, учитывающий точность определения действующих на деталь нагрузок, при расчетах средней точности принимается равным 1,4
S2 – коэффициент, учитывающий однородность материала заготовки, для деталей из проката S2 = 1,2 [1];
S3 – коэффициент, учитывающий требования безопасности, примем его равным 1,2
Опасное (предельное) напряжение в случае нагружения детали, близкого к статическому сжатию, для стали определяется через предел текучести
где
- масштабный фактор, по рекомендациям
[1] принимаем
=
0,96.
Тогда оп = 400 · 0,96 = 384 МПа, а допускаемое напряжение
МПа
.
Следовательно, прочность винта достаточна, так как
эк = 91,6 МПа < [] = 190 МПа.