5. Определение расчётных данных для проектирования имсу

5.1. Определение расчётных усилий для проектирования имсу

Для проведения данного расчёта используются данные схемы №7. Порядок расчёта изложен в разделах 3 – 4.

Исходные данные:

Вариант 93

Д_y = 150 мм

P = 10 кг/см²

V = 5 мм/сек

I тип уплотнения

Резьба трап 24×(2×5) = d₁₇

5.1.1. Проверка неравенства удельных давлений на уплотнительных кольцах им.

,

где q – расчётное удельное давление на уплотнительных кольцах; [q] – допустимое удельное давление на уплотнительных кольцах

кг/см²,

Ширина колец:

см.

Проверяем тип уплотнения.

Для одностороннего самоуплотнения:

,

кг,

где Q – сила, создаваемая средой, прижимающая диск 4 (см. рис. 2.2) к уплотняющим кольцам за счёт перепада давления.

см.

Проверяем первое неравенство:

см²;

кг/см²,

кг/см².

Следовательно, одностороннее самоуплотнение работает и не будет пропускать среду через уплотнительные кольца при прохождении потока по трубопроводу.

5.1.2 Определение осевой силы на шпинделе

кгс/см².

Реакциями (рис. 2.2) R₂₃ и R₂₄ пренебрегаем (малы), тогда сила при закрывании с учётом силы трения T₀₄ и выталкивающей силы F_выт:

кг.

(см исходные данные) – трап 24×(2×5)

Сила при открывании:

кг;

.

Расчётной силой будет F₀ = 684 кг

5.1.3. Проверочный расчёт элементов передачи винт-гайка

1. Расчёт бурта гайки на износоустойчивость по удельному давлению

;

кг/см².

(см. таблица 3.1).

67,067 кг/см² < 300 кг/см².

Условие прочности удовлетворяется.

б) Расчёт бурта гайки на срез

кг/см² ,

h_б = l₉ – (l₇ – l₆) = 10 мм = 1 см (см. часть 2 табл. 5).

d₉ = 60 мм = 6 см.

Для стали 45 – кг/см².

36,3 кг/см² < 1200 кг/см².

Условие прочности выполняется.

5.1.4. Расчёт элементов резьбы гайки

1. Расчёт элементов резьбы по удельному давлению на износостойкость

,

где z – число витков резьбы в гайке;

витков,

где l₈ – высота гайки (прил.1); S – шаг резьбы (см. исх. данные), 5 мм; f_см – поверхность смятия витка ходовой резьбы;

см²,

где d₁¹ – внутренний диаметр ходовой трапецеидальной резьбы, см. в ГОСТе 9484-81.

кг/см².

Допустимое [q] = 300 кг/см² (см. табл. 3.2)

d₁₇ = 24 мм,

d₂ = 19 мм,

d₁ = 14 мм.

2. Расчёт элементов резьбы на срез

Рис. 5.1. Фрагмент ходовой резьбы винта

кг/см² ,

кг/см² (см. табл. 3.2).

5.1.5. Расчёт шпинделя на прочность

1. При закрывании шпиндель работает на сжатие и кручение:

кг/см²;

.

Момент винта при закрывании:

.

Угол подъёма винтовой линии резьбы (рис. 3.1):

,

где K – заходность шпинделя; S – шаг нарезки; ρ^* – приведенный угол трения винтовой пары.

;

.

β – угол наклона профиля трапецеидальной резьбы – 15 º.

;

.

Момент винта при закрывании:

кг/см²,

кг/см².

Условие прочности шпинделя при закрывании:

,

где [σ]_p – допустимое напряжение.

Для стали ст5 [σ]_p = 1650 кг/см².

Для стали 2Х13 [σ]_p = 2200 кг/см².

кг/см²,

728 кг/см² < 1650 кг/см².

Условие прочности выполняется.

2. Условие прочности при открывании

При открывании винт работает на растяжение и кручение.

Момент винта при открывании:

;

кг/см²;

;

;

кг·см,

где α – угол подъёма винтовой линии резьбы.

кг/см²;

;

кг/см²,

590 кг/см² < 1650 кг/см².

Условие прочности соблюдается.