Завдання

Спроектувати гвинтовий домкрат за такими даними:

вантажопідйомне зусилля – F = 4250 H;

висота підйому вантажу – l = 400мм.

Розрахунок домкрата

1.1.Вибір матеріалу та розрахунок припустимих напружень гвинта та гайки

Матеріали основних деталей передачі повинні утворювати антифрикційну пару, тобто мати низький коефіцієнт тертя та бути стійкими до стирання.

Обираємо пару: сталевий ходовий гвинт-гайка бронзова.

Матеріал гвинта повинен добре оброблятися та бути достатньо міцним та твердим. Приймаємо матеріал ходового гвинта-Ст 5 без термообробки з такими механічними властивостями:

границя міцності = 570 МПа

границя текучості = 285 МПа

твердість за Бринелем НВ=170

Припустиме напруження на розтяг-стискання:

= = , МПа;

де [s]= 3 – припустимий коефіцієнт запасу міцності.

= = МПа

Матеріалом гайки приймаємо бронзу БрОЦ 6-6-3, з такими характеристиками:

границя міцності = 190 МПа

границя текучості = 90 МПа

Визначаємо припустимі напруження гайки при роботі:

на розтяг та на згин ;

на зріз МПа;

на зминання .

Значення припустимого питомого тиску [р]=12 МПа

Коефіцієнт тертя для змащеної різьби обираємо для пари незагартована сталь-бронза =0,09.

1.2.Розрахунок гвинтової пари

У домкратах застосовується передача гвинт-гайка, яка служить для перетворення обертального руху у прямолінійний поступальний. У сучасному машинобудуванні ця передача має широке розповсюдження завдяки простоті конструкції та виготовленню, компактності, здатності забезпечити самогальмування. Недоліком цієї передачі є велике тертя у різьбі, яке спричиняє її підвищене стирання та низький ККД.

Основним критерієм працездатності передачі гвинт - гайка є стійкість до стирання різьби. Параметром, який характеризує стійкість до стирання різьби гвинтової пари обрано контактний тиск р між різьбою гвинта та гайки, який не повинен бути більшим за припустимий питомий тиск [р].

Умова стійкості до стирання:

де - припустимий питомий тиск для пари незагартована сталь – бронза (табл.3) [1];

= 4250 Н – осьове зусилля, що діє на гвинт та гайку;

- площа робочої поверхні одного витки різьби, яка у наближенні приймається за площу прямокутника(розгортку цього витка) :

А = π d₂ h, мм²;

за сторонами:

π d₂ – довжина розгортки кола з середнім діаметром різьби d₂ , мм

h – робоча висота профілю різьби , мм

Остаточно умова стійкості до стирання має вигляд:

де z – кількість витків різьби гайки.

Звідки розрахунковй середній діаметр:

, мм

Ця формула містить невідомі параметри , що унеможливлює пряме обчислення. Таке трапляється на проектних етапах. Проблема вирішується припущеннями , які можливі завдяки накопиченому попередньому конструкторському досвіду експлуатації механізмів , при чому припустимий контактний тиск використовується у розрахунку як критерій подібності.

Виконуємо заміну:

;

де Н – висота гайки, мм;

Р - крок різьби, мм.

Приймаємо коефіцієнт висоти гайки :

;

який обирається у межах = 1,2…2,5;

приймаємо = 1,5;

та коефіцієнт висоти різьби для трапецеїдальної різьби:

Тепер невідомим параметром є тільки шуканий діаметр, який знаходимо за формулою проектного розрахунку гвинта та гайки:

Приймаємо трапецеїдальну однозаходну різьбу . За знайденим розрахунковим значенням діаметра , у відповідному стандарті ГОСТ 9484-81 для довільного кроку р, обираємо найближче більше значення та вже по стандартному середньому діаметра знаходимо зовнішній діаметр різьби d, який у комбінації з кроком визначають значення інших геометричних параметрів гвинта та гайки.

Приймаємо різьбу Tr 24 5

крок різьби р=5 мм

зовнішній діаметр різьби ходового гвинта d=24 мм

внутрішній діаметр різьби гвинта =18,5 мм

середній діаметр різьби =21,5 мм

внутрішній діаметр різьби гайки =19,0 мм

зовнішній діаметр різьби гайки =24,5 мм