Содержание

Введение 2

1.Техническое задание 3

3.Техническая характеристика 4

4.Описание 4

5.Расчет 4

5.1.Винт силовой 4

5.2. Гайка силовая 7

5.3 Расчет стопорного винта: 8

5.4 Расчет рукоятки 9

5.5 КПД винтового механизма: ƞ = = = 23,18%, 10

где f' = 0,003 – коэффициент трения сталь по бронзе. 10

5.6 Расчет траверсы 11

5.7 Стойки пресса 12

Литература 13

Введение

Проект винтового пресса выполнен в соответствии с техническим заданием, предусмотренный учебным планом.

Проект состоит из пояснительной записки и сборочного чертежа винтового пресса.

1. Техническое задание

Спроектировать винтовой пресс по следующим данным: осевое усилие на винт F=20кH, ход винта H₀=200мм, технологический параметр L₀ = 180мм.

2. Назначение

Механизм предназначен для слесарно-монтажных работ.

3. Техническая характеристика

Осевое усилие на винт 30 кН, ход винта L=200мм, усилие рабочего Р_раб=300Н.

4. Описание

Винтовой пресс состоит из следующих составных частей: винт силовой, гайка силовая, рукоятка, ползун, траверсы, плита, планка, винты.

5. Расчет

1. Винт силовой

5.1.1. Выбор материала

Материал винта Ст-45 без термообработки. Допускаемые напряжения при расчете винта на сжатие принимают равными [σ]_сж = σ_т / [S] = 360/3 = 120МПа. Предел текучести σ_т = 360Мпа, [S] = 3 - коэффициент запаса прочности.

5.1.2. Средний диаметр резьбы винта находим из условия износостойкости:

d₂ = = = = 23,79

Где, ψ_н = H_r / d₂ = 1,5…2 - коэффициент высоты гайки, k₁ = 0,75 - коэффициент высоты профиля резьбы, [q] = 10…12 МПа – допускаемое удельное давление в резьбе.

5.1.3. Тип и параметры резьбы:

Принимаем упорную резьбу S32X3

Наружный диаметр резьбы d=32мм

Средний диаметр d₂=29,75мм

Внутренний диаметр d₁=26,794мм

Внутренний диаметр D₁=27,5мм

Шаг резьбы P=3

5.1.4. Проверка резьбы на самоторможение:

В винтовых механизмах необходимо для удобства и безопасности работ предотвратить самопроизвольное отвинчивание винта. Проверка резьбы на самоторможение производится из условия:

1. Угол подъема резьбы: ψ = arctg = arctg = arctg 0,0324419=151'

2. Приведенный угол трения: φ' = arctg =5,72=540'

Где f = 0,1 – коэффициент трения стали по бронзе;

γ = 0,1° угол наклона рабочей грани витка.

Так, как угол подъема резьбы меньше чем угол трения, то самоторможение резьбы соблюдается.

5.1.5. Момент сопротивления в резьбе:

T_р = F tg (ψ+ φ') = tg(5°40'+151') = 297500*tg(739') =39,959H*м

6. Радиус сферической пяти винта из условия контакта прочности:

R = = 202мм,

где Е = 2,1*10⁵ Мпа – приведенный модуль упругости напряжения, [G_H]_max = 3* σ_т =3*360 = 1080MПа - максимальные допускаемые контактные напряжения

Радиус площадки контакта:

a =1,11 = 1,11*= 2,9742мм

6. Момент трения на опорной поверхности пяты

T_ƒ = F * ƒ * a = *20000*0,15*2,9742 = 4461,3 Н*м, где φ= 0,15 – коэффициент трения сталь по стали.

6. Проверка винта на прочность:

Винт рассчитывается на прочность по третьей теории прочности из условия, чтобы эквивалентные напряжения не превышали допускаемых:

σ_{э =}< [σ]_сж

σ_сж = = = 35,48МПа – напряжение сжатия;

τ = =1,18

σ_э = 35,55МПа

Условие прочности винта соблюдается.

6. Проверка винта на устойчивость:

λ= = 59,7,

где = 2 – коэффициент привидения длины винта, l = 200

i = = = 6,69 – радиус инерции винта.

При λ = 59,7 φ_y = 0,82

[σ]_y = φ_{y *} [σ]_сж = 0,82* 120= 98,4 ,

где φ_y - коэффициент уменьшения допускаемых напряжений,

[σ]_сж =120 – действительные напряжения сжатия в винте.

Так как σ_сж < [σ]_y , то условие винта соблюдается.

2. Гайка силовая

1. Высота гайки

H_r = ψ_{н *} d_{2 =} 1,5*29,75 = 44,625мм

Принято H_r = 50мм

2. Проверка резьбы гайки на работоспособность:

1. Из условия ограничения износа: q= < [q] = = 5,7МПа

2. Из условия прочности резьбы на срез: τ_ср = < [τ]_ср = = =5,3Мпа

k₁ = 0.75, k₂ = 0.75 – для упорной резьбы.

3. Размер гайки

Наружный диаметр гайки из условия прочности на растяжение:

D = = = 41.37мм

Принято D=50мм

Диаметр бурта гайки из условия на смятие:

D₁ = = = 56,7мм

Принято D₁=60мм

Проверка бурта гайки на изгиб: σ_u = <[σ]_u = = 32,6МПа,

Где h_b = =50/4 = 12,5

5.3 Расчет стопорного винта:

Стопорный винт удерживает гайку от проворачивания в корпусе:

τ_ср = < [τ]_ср = 80МПа d_в = = = 8,133мм

σ_{см =} <[σ]_см =50МПа l_в = = = 3,222мм

В качестве стопорного винта принято винт установочный М8 ГОСТ 1478-84.

5.4 Расчет рукоятки

Длина рукоятки из условия равновесия моментов, приложенных к винту, определяется по формуле: L_p = = = 303мм , где F_раб - сила прикладываемая рабочим. Прибавляя к расчетной длине 100мм, получаем конструктивную длину рукоятки.

5.4.1 Диаметр рукоятки рассчитывается из условия прочности на изгиб как консольной балки: d_p = 20мм,

где [σ_u] = 100МПа.

5.5 КПД винтового механизма: ƞ = = = 23,18%,

где f' = 0,003 – коэффициент трения сталь по бронзе.

5.6 Расчет траверсы

Траверса пресса рассчитывается на изгиб как балка на двух опорах, толщину стенки принимают t = 20…40 мм(принимаем 40 мм), тогда

h_T = = = 26мм,

где = FL₀ /4 = – = 900000 - изгибающий момент в опасном сечении,

где L₀ = 180мм – технологический параметр.

Так как величина изгибающего момента к месту крепления стоек уменьшается, высоту траверсы принимают h_T' = (0,7…1,0)h_T.

5.7 Стойки пресса

Стойка растягивается силой F/2 и изгибается моментом M_u = (T_p/L₀)*H_c = = (89302,5/180)*230 = 114108,75, возникающим при повороте траверсы под действием момента сопротивления в резьбе. H_c – расстояние между траверсой и плитой, определяется конструктивно с учетом хода силового винта и размеров ползуна.

Высота ползуна H_n = 0,5…0,6h_T = 0,5*26 =13мм. Материал стоек такой же, как материал силового винта.

Условие прочности стойки определяют по формуле:

σ_p = + < [τ]_р.

σ_p = = 108,18МПа

Нужный диаметр резьбы стойки d_c предварительно задается:

d_{c =} 0,8…0,9d = 0,8*32 = 25,6мм. Диаметр не нарезанной части стойки

d_c' = 1,2d_c = 1,2*25,6 = 30,72мм_.

Литература

1. Е.И. Годик, А.М. Хаскин “Справочное руководство по черчению”

2. А.И. Якушев “Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения”

3. В.Н. Анкрьев “Справочник конструктора машиностроителя”

4. Новошицкий В.А. методические указания к выполнению расчётно-графических заданий по винтовым механизмам. – Николаев: НКИ, 1992. – 20с.