Расчет силовой винтовой передачи
Инженерно-технологический факультет
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ
ПОДЪЕМНО-ОСМОТРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Методические указания
по специальности 190601.65
«Автомобили и автомобильное хозяйство»
направления подготовки «Основы проектирования и эксплуатация технологического оборудования»
Санкт-Петербург
2008
Методические указания по Расчету основных механизмов подъемно-осмотрового оборудования составил преподаватель кафедры «Автомобили и тракторы» СП6ГАУ:
доцент Р.Т. Хакимов
Рецензенты:
профессор В.Т. Каширин
Методические указания подготовлены в соответствии с решением учебно-методической комиссии инженерно-технологического факультета СПбГАУ для студентов специальности 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство» направления подготовки «Основы проектирования и эксплуатация технологического оборудования».
Рассмотрены и рекомендованы к изданию учебно-методическим советом СПбГАУ от 30 октября 2008г, протокол № 1- 08.
© Учебно-методическое пособие. 2008 г. Все права защищены.
Запрещается воспроизводить любую часть настоящего методического указания в какой - либо форме, копировать, сканировать, переводить в электронную форму без предварительного письменного соглашения автора.
Содержание
Введение…………………………………………………………….
1. Устройство и принцип работы винтового электромеханического подъемника……………………………..4
|
|
|
2. Расчет силовой винтовой передачи ……………………………….6
3. Расчет опорных роликов ………………………………………..11
4. Проверка на прочность поперечной балки …………………….14
5. Расчет на прочность кронштейна поперечной балки…………16
6. Расчет на прочность сварного шва ……………………………..17
7. Определение параметров мотора-редуктора …………………...18
8. Расчет стоимости подъемника…………………………………..21
9. Контрольные вопросы …………………………………………..22
10. Требования к оформлению………………………………….. 23
Список использованных источников………………………………24
Приложение А. Моторы – редукторы…………………………….25
Приложение Б. Варианты заданий………………………………...45
Устройство и принцип работы винтового двух-стоечного электромеханического подъемника
Подъемник служит для полного или частичного подъема автомобиля над уровнем пола или над канавой на требуемую для удобства обслуживания или ремонта высоту. При проектировании и расчета основных узлов и механизмов подъемника выбираем наиболее распространенный и широко используемый в условиях СТО (АТП) двухстоечный напольный подъемник (П – 133), который состоит из двух коробчатых стоек (рис. 1) и поперечины 2.
|
|
|
В каждой стойке имеется ходовой винт 3, по которому перемещается грузоподъемная гайка 4 с раздвижными подхватами 5. Ходовые винты приводятся во вращение от электродвигателя 6 через редуктор 7, установленный на одной из стоек. Вращение на другой винт передается с помощью цепной передачи 8, смонтированной внутри поперечины 2. Подъемник крепится к полу анкерными болтами 9. Упорные ролики 10 освобождают винт от изгибающих усилий.
Вращение грузовых винтов осуществляется моторами- редукторами, установленными в верхней части каждой стойки. Применение отдельных электродвигателей позволяет осуществлять синхронное вращение всех грузовых винтов, отказаться от втулочно-роликовых цепей передающих крутящий момент от ведущего грузового винта, упростить конструкцию в целом и повысить унификацию изделия.
Рис. 1. Винтовой электромеханический двухстоечный подъемник.
1 – стойка; 2 –поперечина; 3 – вант; 4 – гайка; 5 – подхват; 6 – электродвигатель; 7 – редуктор; 8 – цепная передача; 9 – анкерный болт.
Главным преимуществом двухстоечных электромехани-ческих подъемников является их надежность и безопасность в работе, а также простота конструкции. К недостаткам следует отнести низкий КПД, необходимость тщательного ухода за грузовыми винтами, их периодическая очистка и смазка.
|
|
|
Расчет силовой винтовой передачи
Проектируемая винтовая передача в зависимости от числа стоек подъемника воспринимает часть общего веса. Поэтому вначале определяем вес Q, приходящийся на каждую стойку.
Нагрузка на один винт (на одну стойку) подъемника
,Н
где n – число стоек;
Ga – сила веса автомобиля, Н;
Кр – коэффициент неравномерности распределения силы веса по стойкам, Кр =1,1...1,3.
Большее значение Кр берется для 4-х стоечных, а меньшее для 2-х стоечных подъемников.
Средний диаметр резьбы винта и гайки d2 определяем из расчета резьбы на износостойкость [1]. 
(1)
где Q - вес, приходящийся на каждую стойку, Н;
k1 - отношение высоты гайки h к среднему диаметру резьбы, принимаем k1 = h/d2 = 1,6;
k2 - коэффициент зависит от вида резьбы. Для трапецеидальной резьбы k2 = 0,5;
[q] - допускаемое давление для резьбы, [q] = 10МПа.
|
|
|
С учётом запаса прочности необходимого для ходового винта подъемника, по справочнику, принимаем трапецеидальную однозаходную правую резьбу с диаметром и шагом в соответствие с ГОСТ [2].
Принимаем материал винтовой коры: для винта Сталь 45, для гайки – бронза Бр ОЦС-6-6-3.
Затем проверяем условия самоторможения винта [1]
< r (2)
где L - угол подъема винтовой линии;
r - угол трения, для винтовой пары сталь - бронза r = 40.
Угол подъема винтовой линии определяем выражением
(3)
где Р - шаг резьбы.
Если условия самоторможения не выполняется, принимаем для расчетов винт с меньшим шагом резьбы.
Коэффициент полезного действия винтовой пары определяется выражением
(4)
На винт действует напряжение сжатия (или растяжения) и касательное напряжение от приложенного к винту крутящего момента.
Выполним проверку винта на прочность с учетом совместного действия деформации сжатия и кручения [1,3 ].
Условия прочности
sпр £ [s] (5)
где sпр - приведенное напряжение от действия деформации сжатия и кручения, МПа;
[s] - допускаемое напряжение, МПа.
Приведенное напряжение sпр определяется [1,3 ]
(6)
где sсж - напряжение сжатия, МПа;
t - касательное напряжение МПа.
Допускаемое напряжение [s] для материала Сталь 45 равно 160МПа [1,3].
Напряжение сжатия равно
sсж = 
(7)
Касательные натяжения t определим по формуле [1,3]
t = 
(8)
где Мкр - крутящий момент прилагаемый к винту, Н × м;
Wр - полярный момент сопротивления, м3
Величина крутящего момента Мкр определяется выражением [1]
Мкр = 
(9)
где Мn - момент трения на опорах винта
Мn = 
(10)
где f0 - коэффициент тренияв подшипниках, f0 = 0,01
Величина полярного момента сопротивления для круглого сечения, вычисляется по выражению [ 3 ]
(11)
где dв - внутренний диаметр резьбы, мм
Подставив значения указанных величин в формулы (8), (9), (10), (11) определим значение касательного напряжения действующего винта.
Затем определим приведенное напряжение в соответствии с формулой (6).
Если условие прочности по приведенному напряжению действующему на винт не соблюдается, принимают винт большего диаметра и повторяют расчет.
Далее, если на винт действует деформация сжатия, выполняется проверочный расчет винта на продольный изгиб по внутреннему сечению.
Гибкость стержня l определяется выражением [1]
(12)
где m = m1 × m2 - коэффициент приведенной длины стержня;
m1 - коэффициент, учитывающий способ заделки концов стержня, m1 = 0,7;
m2 - коэффициент учитывающий изменение формы стержня по длине, m2 = 1;
l - длина стержня, l = 1500 мм;
tmin - минимальный радиус инерции рассчитываемого сечения стержня [1]
(13)
где dmin - минимальный диаметр стержня, который равен внутреннему диаметру резьбы.
Подставив в формулу (13) значения указанных величин, получим величину l в соответствии с которой по таблице 1 определяем коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе j. Например, при l = 140 для материала Сталь 45 коэффициент j = 0,29.
Таблица 4.1
Значения коэффициента продольного изгиба
| Гибкость | Коэффициент продольного изгиба | |
| Ст 5 | Стали повышенного качества, [σ] > 320 МПА | |
| 0 | 1.0 | 1.0 |
| 10 | 0.98 | 0.97 |
| 20 | 0.95 | 0.95 |
| 30 | 0.92 | 0.91 |
| 40 | 0.89 | 0.87 |
| 50 | 0.86 | 0.83 |
| 60 | 0.82 | 0.79 |
| 70 | 0.76 | 0.72 |
| 80 | 0.70 | 0.65 |
| 90 | 0.62 | 0.55 |
| 100 | 0.57 | 0.43 |
| 110 | 0.43 | 0.35 |
| 120 | 0.37 | 0.30 |
| 130 | 0.33 | 0.26 |
| 140 | 0.29 | 0.23 |
| 150 | 0.26 | 0.21 |
| 160 | 0.24 | 0.19 |
| 170 | 0.21 | 0.17 |
| 180 | 0.19 | 0.15 |
| 190 | 0.17 | 0.14 |
| 200 | 0.16 | 0.13 |
Напряжение сжатия, действующее на винт определено ранее по формуле (7).
Допускаемое напряжение [sу] при расчете на устойчивость составит [1]
[sу] = j [s] (14)
где [s] - допускаемое напряжение на сжатие, [s] = 160 МПа.
Подставив в формулу (14) значение указанных величин, получим значение допускаемого напряжения при продольном изгибе.
Далее определяем запас устойчивости
(15)
Если запас устойчивости ≤ 1,0 принимаем винт большего диаметра и повторяем расчет.
Затем определим необходимое число витков резьбы в гайке Z из расчета по допускаемому давлению [ 1 ]
(16)
где [g] - допускаемое удельное давление в сопряжении винт-гайка, н/м2;
dн - наружный диаметр винта, м;
dв - внутренний диаметр винта, м.
Для пары сталь - бронза допускаемое удельное давление [g] = 7…13МПа. Примем [g] = 12 МПа.
Подставив в формулу (16) значения указанных величин, получим требуемое число витков с округлением до ближайшего целого значения.
Определим высоту гайки по формуле
h = p × z (17)
где р - шаг резьбы.
Наружный диаметр гайки Dн определим из расчета на растяжение [1].
(18)
где [sр] - допустимое напряжение в гайке на растяжение, [sр] = 40МПа;
dн - наружный диаметр резьбы;
k - коэффициент запаса прочности, k = 1,5.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 767; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!