Расчетно-пояснительная записка 13

Расчетно-пояснительная записка 13

Содержание
Содержание 1

Бланк задания 2

1.Определение характеристик резьбы винта и гайки 2

Расчет винта на устойчивость 3

Проверка на самоторможение 3

Расчет винта на крепкость 4

Определение размеров маховичка 5

Определение размеров пяты 6

Определение размеров и проверка гайки Расчетно-пояснительная записка 13 6

Определение размеров и проверка стойки 8

Определение размеров и проверка рычага 9

Расчет резьбового соединения основания и сварочной плиты 9

11. Определение КПД проектируемого механизма 10

Литература 12

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 13
^ Бланк задания
  1. Определение характеристик резьбы винта и гайки Расчетно-пояснительная записка 13


Материал винта – сталь 45 (ГОСТ 1050-74).

Материал гайки – чугун СЧ15-32 (ГОСТ 1412-70).

Допускаемое давление для избранного сочетания материалов [1] – [q]=5 МПа.

В проектируемом механизме имеется однобокое приложение нагрузки, потому для винта избираем упрямую резьбу (ГОСТ 10177-62), для которой Расчетно-пояснительная записка 13 коэффициент рабочей высоты витка x=0.75 [1].

Коэффициент высоты гайки y=1.6 [1].

Средний поперечник резьбы, удовлетворяющий условию износостойкости, равен [1]

, (1)

где Q=6000Н – усилие сжатия.

Подставляя в формулу (1) числовые значения Q=6000 Н, x=0.75, y Расчетно-пояснительная записка 13=1.6 и [q]=5*106 Па, и округляя до целого, получим

Из ГОСТ 10177-62 находим средний поперечник d2=18.250 мм; внешний поперечник d=22 мм; внутренний поперечник винта d1=13.322 мм; внутренний поперечник гайки D1=14.5 мм; шаг резьбы P Расчетно-пояснительная записка 13=5 мм.

Данный механизм должен владеть припасом самоторможения, потому число заходов резьбы n=1.

Высота гайки h1 определяется по формуле

. (2)

Число витков гайки

. (3)

Длина нарезанной части винта

L=H+h1 , (4)

где H=160мм - высота подъема груза.

Подставляя в формулу (4) числовые Расчетно-пояснительная записка 13 значения H=160мм и h1=30мм, получим L=160+30=190мм.


^ Расчет винта на устойчивость

Очень вероятное расстояние l от середины гайки до пяты, т.е. длина участка винта, испытывающего сжатие, находится по формуле Расчетно-пояснительная записка 13 [1]

l=Н+0.5h1+hз, (5)

где h3 длина части винта, находящегося в контакте с пятой и равная 30мм из конструктивных суждений.

Подставляя в формулу (5) числовые значения H, h1 и hЗ, получаем l Расчетно-пояснительная записка 13=160+0.5*30+30=205мм.

Приведенная длина винта определяется зависимостью

lпр=ml , (6)

где m – коэффициент приведения длины, зависящий от метода закрепления концов винта. В данном механизме обе опоры винта следует считать шарнирами и для таковой системы m Расчетно-пояснительная записка 13=0.7 [1]. Подставляя в формулу (6) числовые значение получаем lпр=0.7*205=143.5мм.

Радиус инерции поперечного сечения винта ix определяется зависимостью

ix=0.25d1=0.25*13.322=3.4мм . (7)

Упругость винта

. (8)

Потому что упругость винта мала (l<50) то расчет, его на устойчивость не требуется.


^ Проверка на Расчетно-пояснительная записка 13 самоторможение

Самотормозящаяся винтообразная пара должна удовлетворять условию

, (9)

где припас самоторможения k>=1,3 [1]; j – угол подъема винтообразной полосы на среднем цилиндре; r’ – приведенный угол трения.

Угол подъема винтообразной полосы на среднем цилиндре

. (10)


Приведенный угол Расчетно-пояснительная записка 13 трения

, (11)

где f1 – коэффициент трения из [1] равный 0.12; a – угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта для упрямой резьбы равный 3о. Подставив эти значения в формулу (11), получим

Подставив значения r’=0,119 и Расчетно-пояснительная записка 13 j=0,084 в условие (9), получим k=0,119/0,084=1,42>1,3. Означает винтообразная пара обладает припасом самоторможения.


^ Расчет винта на крепкость

Более напряженной частью винта является участок от гайки до пяты, подвергающийся сжатию силой Q и кручению моментом TP, определяемым по Расчетно-пояснительная записка 13 формуле

. (12)

Напряжение сжатия sc определяется по формуле

. (13)

Напряжение кручения

. (14)

Эквивалентное напряжение

. (15)

Допускаемое напряжение определяется по формуле

, (16)

где sоп – опасное напряжение для винта, равное лимиту текучести стали 45, т.е. sоп=353 МПа; [S] – коэффициент припаса прочности Расчетно-пояснительная записка 13, равный

[S]=[S1][S2][S3], (17)

где [S1] – коэффициент, учитывающий точность определения действующих на деталь нагрузок; [S2] – коэффициент, учитывающий однородность материала детали; [S3] – коэффициент, учитывающий требования безопасности. В согласовании с советами [1] эти коэффициенты выбраны равными 1.2;1.5 и 1 соответственно Расчетно-пояснительная записка 13.

Подставляя эти значения в формулу (17) получим [S]=1.2*1.5*1=1.8.

Подставляя значения sоп=353МПа и [S]=1.8 в формулу (16) получим [s]=353/1.8=196МПа.

Потому что sэ=32МПа<[s]=196МПа, то условие прочности производится.


^ Определение размеров Расчетно-пояснительная записка 13 маховичка

Нужный поперечник маховичка Dм находится по формуле

, (18)

где РР – усилие рабочего, в согласовании с [1] РР=200 Н; Т – момент создаваемый рабочим, равный сумме

Т=ТР+ТП, (19)

где ТП – момент трения на пяте. Для проектируемого механизма, имеющего Расчетно-пояснительная записка 13 сплошную пяту,

, (20)

где f2 – коэффициент трения металлической чашечки о металлической винт, из [1] избранный равным 0.12; d5 – поперечник конца винта, опирающегося на пяту, он определяется по формуле

. (21)

Допускаемое давление [1] [q]=40 МПа. Подставляя значения Расчетно-пояснительная записка 13 в формулу (21), получаем

.

Подставляя значения f2=0.12; Q=6000Н; d5=16мм в формулу (20), получаем

ТП=1/3*0.12*6000*16=3840 Н*мм.

Подставим приобретенное значение в формулу (19) и получим

Т=11115+3840=15000Н*мм.

Подставим приобретенное значение в формулу (18) и получим Расчетно-пояснительная записка 13

Dм=2*15000/200=150мм.

Из справочника [2] избираем стандартный маховичок с поперечником Dм=160мм.


^ Определение размеров пяты

Соединение винта с пятой выберем как показано на рис.1 , где d6=5мм – поперечник отверстия под установочные винты, L6=25мм. Высота пяты Расчетно-пояснительная записка 13 HP=30мм


Рис. 1. Соединение винта с пятой

^ Определение размеров и проверка гайки



Внешний поперечник гайки (рис.2) D2=1.6d=1.6*22=35мм [1].

Г
А

айку приближенно можно рассматривать как втулку с внешним поперечником D2 и внутренним d, подвергающейся Расчетно-пояснительная записка 13 растяжению силой Q и кручению моментом ТР. Как следует, в гайке действует напряжение растяжения


Рис.2. Гайка

(22)


и напряжение кручения

. (23)

Эквивалентное напряжение определяются по формуле (15). Получим

.

Допускаемое напряжение [s] определяется по формуле (16), где sоп Расчетно-пояснительная записка 13 – опасное напряжение для гайки равно лимиту прочности чугуна СЧ15-32, т.е. sоп=150МПа; [S] – коэффициент припаса прочности определяемый по формуле (17), где коэффициенты [S1], [S2] и [S3] в согласовании с советами [1] для данного варианта Расчетно-пояснительная записка 13 выбраны равными 1.4;1.6 и 1.3 соответственно. Подставляя эти значения в формулу (17) получим [S]=1.4*1.6*1.3=3.

Подставляя [S] и sоп в формулу (16) получим [s]=150/3=50МПа>sэ=28МПа,

условие прочности производится.

Из [1] поперечник буртика гайки D3=1.25D2=1.25*35=44мм

Возможность Расчетно-пояснительная записка 13 смятия будет исключена, если производится условие

. (24)

Допускаемое напряжение смятия [sсм] находится по формуле (16), в какой sоп=150МПа – предел прочности чугуна СЧ15-32 на растяжение, а [S] – коэффициент припаса прочности определяемый по формуле (17), где коэффициенты [S Расчетно-пояснительная записка 131], [S2] и [S3] в согласовании с советами [1] для данного варианта выбраны равными 1.4; 2 и 1 соответственно. Подставляя эти значения в формулу (17) получим [S]=1,4*2,1*1=3. Подставляя эти значения в формулу (16) получим [sсм]=150/3=50МПа Расчетно-пояснительная записка 13.

Подставляя значения в (24) получим

,

т.е. условие (24) производится.

Высота буртика гайки определяется из условия h2=0.5(D2-d)=0.5(35-22)=7мм.

В случае непаралельности опорных поверхностей буртика и корпуса может быть приложение силы Q в точке А. Условие Расчетно-пояснительная записка 13 прочности на извив запишется в виде

. (25)

Допускаемое напряжение извива [sИ] находится по формуле (16) в какой sоп=320МПа – предел прочности чугуна СЧ15-32 на извив, а коэффициент припаса прочности [S] выбирается как при Расчетно-пояснительная записка 13 прошлом расчете на крепкость, т.е. [S]=3. Подставляя эти значения в формулу (16) получим [sИ]=320/3=107МПа.

Подставляя это значение в (25) получим

.

Проворачиванию гайки в корпусе под действием момента ТР противодействует момент трения ТБ, равный

, (26)

где f3=0,2 – коэффициент трения Расчетно-пояснительная записка 13 покоя меж буртиком и корпусом [1]. Тогда .

Гайка не проворачивается под действием момента ТР, как следует, довольно высадить гайку в корпус с натягом, к примеру (H7/p6).
^ Определение размеров и Расчетно-пояснительная записка 13 проверка стойки

Момент М действующий на стойку определяется по формуле

М=Q*a, (26)

где а=160мм – вылет поворотного кронштейна. Подставив значения а и Q=6000Н в формулу (26), получаем М=6000*160=960000Н*мм.

Если пренебречь, относительно малыми напряжениями Расчетно-пояснительная записка 13 растяжения, поперечник штыря можно отыскать из условия его прочности на извив под действием момента М

, (27)

где [s] – определяется по формуле (16). Штырь сделан из такого же материала что и винт, а последствия его Расчетно-пояснительная записка 13 разрушения такие же как и при разрушении винта, означает [s]=196МПа. Подставим приобретенные значения в формулу (27) и, округляя до целого в огромную сторону, получим,

.

Поперечник стоики, подвергающейся действию тех же нагрузок Расчетно-пояснительная записка 13, выбирается конструктивно [1] dC=1,3*dШ=1.3*37=52мм.

Нужную высоту штыря h находим из условия прочности рабочих поверхностей на смятие. Из [1] это условие смотрится так

(28)

где [sСМ]=60МПа – наибольшее допускаемое напряжение [1]. Подставляя значения в формулу (28), получим

.

Основание и Расчетно-пояснительная записка 13 стойка производятся из 2-ух отдельных деталей и соединяются с помощью сварки. Найдем нужный катет шва [1] по формуле

(30)

где допускаемое напряжение в сварном шве [t]=0.6[sP]=0.6*140=84Н/мм2 [1] при ручной сварке электродами Э Расчетно-пояснительная записка 1342, Э50. Подставляя значения М=960000Н*мм, dC=52мм в формулу (30) получим .

^ Определение размеров и проверка рычага

Высота небезопасного сечения рычага [1] hO=50мм. Ширина рычага b0=13мм.

Проверим рычаг на крепкость по Расчетно-пояснительная записка 13 формуле

, (29)

где [s] – выбирается как при расчете штыря на крепкость и равно 196МПа; WX – момент сопротивления из [2] для прямоугольника WX=b0*h02/6=13*502/6=5416мм3. Подставляя приобретенные значения в формулу (30) получим .

Для ограничения вертикального перемещения рычага Расчетно-пояснительная записка 13 нарежем на штырь резьбу [1] dР=20мм с шагом РР=2,5мм. На штырь сверху одевается шайба 20 ГОСТ 18123 – 72, и гайка М20 ГОСТ 11860 – 73. Длина нарезанной части резьбы LP=15мм. Гайка застопорена шайбой 20 ГОСТ 11872 – 73, зачем в Расчетно-пояснительная записка 13 винте производится канавка шириной 5мм и глубиной 4мм, длина канавки 20мм.


^ Расчет резьбового соединения основания и сварочной плиты



Размеры соединения В=100мм; y=40мм.

Определим усилие затяжки болта обеспечивающее нераскрытие стыка Расчетно-пояснительная записка 13 по формуле

(31)

г
Рис. 3. К расчету резьбового соединения
де n=4 – общее число болтов; [sC]=1МПа – малое нужное напряжение сжатия на стыке; АСТ=B2=10000мм2 – площадь стыка; WСТ=B3/6=1003/6=166667мм3 – момент сопротивления стыка. Подставим эти Расчетно-пояснительная записка 13 значения в формулу и получим

.


Внешнюю осевую нагрузку на болт найдем по формуле

. (32)

Определим расчетную нагрузку на болт

QБ=QЗАТ+cQР, (33)

где c=0.25 - коэффициент наружной нагрузки. Подставим в формулу (33) значения QЗАТ=18250Н и QР=4500Н получим QБ Расчетно-пояснительная записка 13=18250+0.25*7200=20050Н

Условие прочности болта имеет вид

, (34)

где y=1.3; d1 – внутренний поперечник резьбы. В уравнении (34) допускаемое напряжение находится в зависимости от поперечника резьбы

[s]=(0,2+8d1)sт, (35)

где sT=400МПа – предел текучести материала Расчетно-пояснительная записка 13 болта. Поперечник находится по способу поочередных приближений d1=16мм. Таким макаром, основание прикрепляется к сварочной плите 4-мя болтами М16Х2Х40.58 ГОСТ 7798-70.


^ 11. Определение КПД проектируемого механизма

КПД проектируемого винтообразного механизма, учитывающий суммарные Расчетно-пояснительная записка 13 утраты в винтообразной паре и на пяте, определяется формулой [1]

. (36)

Подставляя в формулу (36) значения Q=6000Н, r’=0,119, j=0,084, ТП=3840Н*мм и d2=18мм, получаем




Литература



  1. Кривенко И.С. Проектирование винтообразных устройств. Л., 1986.

  2. Анурьев Расчетно-пояснительная записка 13 В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. Т.1. М., 1979.



Санкт-Петербургский Муниципальный Морской Технический Институт.


Кафедра деталей машин и подъемно-транспортных машин


РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по деталям машин


РАЗРАБОТАЛ

Студент 32АГ1 гр. Ростунов Д.А Расчетно-пояснительная записка 13.

Управляющий

Доктор Кривенко И.С.


1998





raschyot-parametrov-rezhima-elementov-svarochnogo-kontura-i-transformatora-mashini-dlya-kontaktnoj-tochechnoj-svarki-referat.html
raschyot-parametrov-tusheniya-pozhara.html
raschyot-peretokov-moshnosti-v-liniyah.html