- •10 Приводи пристроїв
- •11 Передачі. Загальні відомості
- •11.1 Передача гвинт – гайка
- •11.1.1 Кінематичний розрахунок
- •11.1.1.1 Розрахунок на міцність
- •11.1.1.2 Розрахунок на стійкість гвинта
- •11.2 Гідравлічні і пневматичні передачі
- •11.2.1 Розрахунок пневматичних та гідравлічних передач
- •11.2.2 Розрахунок на міцність основних елементів гідравлічної і пневматичної передач
- •11.3 Ланцюгова передачі
- •11.4 Пасова передачі
- •12 Розрахунок затискних пристроїв
- •12.1 Ексцентрикові затискачі
- •12.2 Цангові затискачі
- •13 Пружини
- •13.1 Циліндричні гвинтові пружини стиску і розтягу
- •13.2 Пластичні пружини згину
- •Літературні джерела
11.1.1.2 Розрахунок на стійкість гвинта
Для довгих гвинтів, які працюють на стиск, додатково роблять розрахунок на стійкість за умовою
, (11.13)
де – допустимий коефіцієнт запасу стійкості, приймається: для вертикальних гвинтів ; для горизонтальних гвинтів ;
– критична сила.
Якщо приведена довжина гвинта ( – внутрішній діаметр різьби), то критичну силу визначають за формулою Ейлера
, (11.14)
де – модуль повздовжньої пружності для сталі, Н/мм2 ;
– приведений момент інерції гвинта;
– довжина гвинта;
– коефіцієнт приведення довжини, що враховує спосіб закріплення кінців гвинта (рис. 11.1): – обидва кінці закріплені шарнірно; – один кінець вільний, інший защемлений; – один кінець защемлений, інший закріплений шарнірно; – обидва кінці защемлені.
Рисунок 11.1 – Схема закріплення кінців стержнів
Роз’ємну гайку вважають шарнірною опорою.
Приведений момент інерції гвинта дорівнює
, (11.15)
де – зовнішній діаметр різьби гвинта;
– внутрішній діаметр різьби гвинта.
Якщо , розрахунок ведуть за емпіричною формулою Ясинського
, (11.16)
де і – емпіричні коефіцієнти, що мають розмірність напруження і залежать від матеріалу гвинта:
сталь Ст5 Н/мм2, Н/мм2,
сталь Ст45 Н/мм2, Н/мм2,
сталь Ст50 Н/мм2, Н/мм2;
– геометрична гнучкість
, (11.17)
де – мінімальний радіус інерції
. (11.18)
Таблиця 11.3 – Трапецеїдальна різьба (розміри у мм) [2]
Зовнішній діаметр d |
Крок різьби Р |
Середній діаметр d2 |
Внутрішній діаметр d1 |
Зовнішній діаметр d |
Крок різьби Р |
Середній діаметр d2 |
Внутрішній діаметр d1 |
16 |
2 |
15 |
13,5 |
50 |
8 |
46 |
41 |
16 |
4 |
14 |
11,5 |
50 |
12 |
44 |
37 |
20 |
2 |
19 |
17,5 |
55 |
8 |
51 |
46 |
20 |
4 |
18 |
15,5 |
55 |
12 |
49 |
42 |
26 |
3 |
25 |
23,5 |
60 |
3 |
58,3 |
56,5 |
26 |
5 |
23,5 |
20 |
60 |
8 |
56 |
51 |
26 |
8 |
22 |
17 |
60 |
12 |
54 |
47 |
32 |
3 |
30,5 |
28,5 |
70 |
4 |
68 |
65,5 |
32 |
6 |
29 |
25 |
70 |
10 |
65 |
59 |
32 |
10 |
27 |
21 |
70 |
16 |
62 |
53 |
36 |
3 |
34,5 |
32,5 |
80 |
4 |
78 |
75,5 |
36 |
6 |
33 |
29 |
80 |
10 |
75 |
69 |
36 |
10 |
31 |
25 |
80 |
16 |
72 |
62 |
40 |
3 |
38,5 |
36,5 |
90 |
5 |
87,5 |
84 |
40 |
6 |
37 |
33 |
90 |
12 |
84 |
77 |
40 |
10 |
35 |
29 |
90 |
20 |
80 |
68 |
44 |
3 |
42,5 |
40,5 |
100 |
5 |
97,5 |
94 |
44 |
8 |
40 |
35 |
100 |
12 |
94 |
87 |
44 |
12 |
38 |
31 |
100 |
20 |
90 |
78 |
Таблиця 11.4 – Упорна різьба [2]
Зовнішній діаметр d |
Крок різьби Р |
Середній діаметр d2 |
Внутрішній діаметр d1 |
Зовнішній діаметр d |
Крок різьби Р |
Середній діаметр d2 |
Внутрішній діаметр d1 |
16 |
2 |
14,5 |
12,258 |
40 |
3 |
37,75 |
37,794 |
20 |
2 |
18,5 |
16,528 |
50 |
12 |
41 |
29,174 |
26 |
8 |
20 |
12,116 |
50 |
8 |
44 |
36,116 |
26 |
5 |
22,25 |
17,322 |
50 |
3 |
47,75 |
44,794 |
26 |
2 |
24,5 |
22,528 |
60 |
12 |
51 |
39,174 |
32 |
10 |
24,5 |
14,644 |
60 |
8 |
54 |
46,116 |
32 |
6 |
27,5 |
21,586 |
60 |
3 |
57,75 |
54,794 |
32 |
3 |
29,75 |
26,794 |
80 |
16 |
68 |
52,232 |
40 |
10 |
.32,5 |
22,644 |
80 |
10 |
72,5 |
62,644 |
40 |
6 |
35,5 |
29,586 |
80 |
4 |
77 |
73,058 |
Площа перетину гвинта визначається за формулою
, (11.19)
де – внутрішній діаметр різьби гвинта.
При критичному напруженні рівному межі текучості, стійкість взагалі не перевіряють
.
Межа текучості:
сталь Cт5 – Н/мм2,
сталь Ст45 – Н/мм2,
сталь Ст50 – Н/мм2.
Приклад. Визначити основні параметри гвинтового підйомника за схемою рис. 11.2. Навантаження 100 кН, швидкість піднімання (спускання) м/с, . Матеріал гвинтової пари: гвинт –сталь 45 загартована, гайка – бронза безолов’яна БрА9ЖЗЛ.
Розв’язок.
Середній діаметр різьби з умови зносостійкості
мм; ; МПа (див. табл. 11.2).
Вибираємо трапецеїдальну різьбу за ДСТУ 9484–81:
Рисунок
11.2 – Гвинтовий піднімач з електромеханічним
приводом
.
ККД передачі:
.
Самогальмування гарантоване, тому що ; (враховуємо втрати потужності на тертя в опорах, що направляють супорт і втрати у конічній зубчастій передачі).
Необхідна потужність двигуна
.
Вибираємо крановий електродвигун МТК 112-6 потужністю 6,5 кВт при ПВ=15%, частота обертання хв–1.
Частота обертання гвинта
хв–1.
Передаточне відношення редуктора
.
Редуктор раціонально проектувати двоступінчатим конічно-циліндричним, як показано на рис. 11.2.
4. Перевірка на міцність гвинта і гайки:
обертальний момент на гвинті
Нмм;
дотичне напруження у небезпечному перерізі гвинта
МПа;
Нормальне напруження у небезпечному перерізі гвинта
МПа.
Небезпечний переріз у верхній частині гвинта, там, де розташовані підшипники. Діаметр гвинта у місці посадки підшипників приймаємо рівним 40 мм.
Еквівалентне напруження
МПа.
Коефіцієнт запасу стосовно межі текучості
; .
З формули
зовнішній діаметр гайки
мм.
Приймаємо мм.