7. Расчет элементов винта и гайки на прочность

Винт в передаче винт-гайка испытывает напряжения сжатия или рас­тяжения и кручения. Для оценки величины этих напряжений следует определить величину эквивалентного напряжения и сравнить ее с допускаемым напряжением растяжения:

(13)

где _р - напряжения растяжения или сжатия, определяемые формулой

(14)

, МПа.

Для подсчета напряжений кручения, связанных с моментом трения в резьбе, используется следующая зависимость

(15)

где Т_тр - момент трения в резьбе, подсчитывается по формуле:

Т_тр = 0,5  d₂  F  tg ( + ) (16)

Т_тр = 0,5  18  3000  tg (4.05 + 6.84) = 5714, Нмм.

, МПа.

, МПа.

Допускаемые напряжения сжатия или растяжения берутся из справоч­ника [1, т.1].

Если в передаче гайка изготовляется из менее прочного материала чем винт, то резьбу в гайке следует проверить на срез по выражению:

(17)

где Н - высота гайки, мм.

Кн - коэф. неравномерности распределения нагрузки по виткам резьбы, принимается равным 0,6...0,7.

Кп - коэф. полноты резьбы, (принимается по данным таблицы 6МУ).

[_ср]- допускаемое напряжение среза, подсчитывается по выражению

[_ср] = (0,6…0,65)  (_в / [S]),

где _в - временное сопротивление материала гайки, (принимается по таблице 7 МУ или по справочнику [2, т.1]).

[_ср] = 0,6  (145 / 2,5) = 34.8, МПа.

Т.Е. Условие ср  [ср] выполняется.

8. Конструирование и расчёт дополнительных элементов передачи винт-гайка

8.1 Выбор размеров головки винта

Размеры подъемной головки винта (Рис. 3) назначаются конструк­тивно:

D₂ = (1,7…1,9)  d; D₂ = 1,9  20 = 38, мм.

B = (1,4…1,8)  d; В = 1,6  20 =32, мм.

D_p = (0,4…0,5)  d; D_р = 0,5  16 = 10, мм.

8.2 Выбор размеров рукоятки винта

Общий момент сопротивления повороту винта равен:

Т₀ = Т_тр + Т_н ,

где Т_н - момент сопротивления в наконечнике, его величина может быть принята Тн = 0,5  Т_тр. Следовательно Т₀ = 1,5  Т_тр.

Т₀ = 1.5  5714 = 8571, Н  мм.

Общий момент сопротивления преодолевается усилием рабочего - F_р, приложенного к рукоятке длиной L_р, т.е.

Т₀ = F_p  L_р,

где F_р - усилие рабочего на рукоятке, F_р = 160, Н.

L_р - длина рукоятки в мм.

Обычно задача решается относительно требуемой длины рукоятки. При длине рукоятки более 1 метра, следует рассчитывать на усилие двух рабочих.

L_р = Т₀ / F_р = 8571 / 160 = 53.6, мм.

Диаметр рукоятки D_p, принятый по рекомендации п.8.1, следует про­верить по напряжениям изгиба

,

где W_x - осевой момент сопротивления: W_x = 0,1D_p³ ;

[_и] - допускаемое напряжение изгиба, [_и] = 260, МПа.

W_x = 0,1× 10³ = 100, мм³.

, МПа.

Следовательно, принятый диаметр рукоятки D_p = 10 мм полностью устраивает нас.

На рис.2 представлено конструктивное оформление головки и рукоятки винта.

Рис. 2. Конструктивное оформление головки винта