МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное
бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального
образования
«Тульский государственный
университет»
Политехнический институт
Кафедра «Автомобили и автомобильное
хозяйство»
Курсовая работа
по дисциплине «Основы проектирования
и эксплуатации технологического оборудования
»
Вариант № 23
Выполнил: студент гр.630881
А.Е. Ященко
Проверил: д.т.н., профессор каф.
АиАХ
В.И. Петров
Тула 2012
Содержание
Аннотация................................................................................................................3
Введение...................................................................................................................4
Назначение, описание конструкции......................................................................5
Технико – экономическое обоснование................................................................7
Техника безопасности.............................................................................................8
Эскизный проект.....................................................................................................9
Расчетная часть......................................................................................................10
Заключение.............................................................................................................19
Список использованной литературы...................................................................20
Приложения...........................................................................................................21
Аннотация
В данной курсовой работе представлен
проект ромбического рычажного домкрата
грузоподъемностью 1 тонна. Перед проектирование
выбираем подходящий прототип, изучаем
его технические характеристики и параметры,
даем описание конструкции и принципа
действия, основное его назначение. Далее
представлено необходимое технико – экономическое
обоснование. Выполняем эскизный проект
и производим все необходимые расчеты.
В процессе проектирования и силовых расчетов
уточняются технологические и габаритные
размеры изделия, параметры интересующих
нас наиболее ответственных узлов и деталей.
На завершающей стадии проектирования
выполняется соответствующий чертеж общего
вида с простановкой всех размеров. Приводится
заключение с выводами о полученных в
ходе проектирования результатах и список
использованной литературы.
Введение
Поддержание автомобильного транспорта
в технически исправном состоянии в значительной
степени зависит от уровня развития и
условий функционирования производственно-технической
базы (ПТБ) предприятия. ПТБ представляет
собой совокупность зданий, сооружений,
технологического оборудования, оснастки
и инструмента, предназначенных для технического
обслуживания, текущего ремонта, диагностирования
и хранения подвижного состава.
От совершенства конструкций, качества
изготовления и метрологических характеристик
технологического оборудования зависит
своевременное и качественное выполнение
ТО и ремонта автомобилей, соблюдение
государственных стандартов и «Правил
технической эксплуатации».
В основе выполнения курсовой работы
(КР) лежат вопросы проектирования технологического
оборудования, а именно домкрат рычажный
ромбический с расчетом его узлов и механизмов
на прочность.
Высота подхвата – 100 мм, высота
подъема – 300 мм, рабочий ход – 200 мм, грузоподъемность
– 1 тонна.
Назначение и описание
конструкции
Домкрат – устройство для подъема
и фиксации автомобиля. Домкрат ромбический
в основном используется для вывешивания
одной пары колес. По конструктивному
исполнению в основном выделяют симметричную
и ассиметричную конструкции, примеры
которых приведены на рисунках 1 и 2. Принцип
работы заключается в смещении рычагов
домкрата относительно шарниров, связывающих
их в единую конструкцию. Данное смещение
производится винтовой парой. При закручивании
винта сокращается расстояние между боковыми
шарнирами 1, а между шарнирами нижней
и верхней трапеций 2 – увеличивается(см.
рисунок 3). Общая высота домкрата при полностью
выкрученном винте называется высотой
подхвата, а высота при полностью закрученном
– высотой подьема. Основной технической
характеристикой является грузоподъемность.
Рисунок 1. Симметричная конструкция
ромбического домкрата.
Рисунок 2. Асимметричная конструкция
ромбического домкрата.
Рисунок 3. Расположение шарниров
ромбического домкрата.
Технико-экономическое
обоснование
Ромбический домкрат с технической
точки зрения имеет ряд значительных преимуществ
по сравнению с другими. Прежде всего стоит
отметить высокую надежность по сравнению
с гидравлическими. Механический тип привода
исключает неожиданный выход из строя,
отсутствует необходимость в заправочных
жидкостях. Основное число поломок происходит
по причине предельного износа узлов или
нарушения условий эксплуатации, то есть
превышение допустимой грузоподъемности.
Ромбические домкраты имеют высокую грузоподъемность
при сравнительно небольших габаритах,
простую конструкцию и как следствие низкую
стоимость. Малая высота подхвата по сравнению
с другими делает наиболее предпочтительным
его использование для техники при поломках
в дорожных условиях. Так же возможно разнообразное
использование при техническом обслуживании
и текущем ремонте автомобилей.
Техника безопасности
Перед началом ремонтных работ,
выполняемых с применением домкрата, или
же с применением других механических
или гидравлических подъемных устройств,
необходимо произвести плановый осмотр
и убедится в технической исправности
оборудования. При работе с ромбическим
домкратом основным функциональным узлом
является винтовая пара. Необходимо убедится
в целостности резьбы винта, в отсутствии
механических повреждений и следов предельного
износа. Поверхность резьбы должна быть
чистой и смазанной, что бы исключить заедания
и заклинивания. Опорная поверхность должна
быть целостной. Визуально проверить состояние
рычагов домкрата на предмет изменения
геометрии, а так же наличие люфтов в шарнирных
парах.
Эскизный проект
Расчетная часть
Рычажный домкрат относится
к дорожным домкратам и предназначен для
вывешивания колёс автомобиля при устранении
неисправностей в пути.
Силовой расчёт домкрата. Расчётная схема шарнирного
домкрата приведена на рисунке 4. У домкрата
соединения шарнирные и рычаги, находясь
под действием веса Ра автомобиля
испытывают сжимающие напряжения вдоль
стержней АВ, ВС, АF и ED.
PA
B
C
А
D
F
E
Рисунок 4.
Учитывая симметричность конструкции,
предполагаем, что на рычаги АВ и СD действует
половина веса автомобиля (величина Ра = 5 кН).
Составляем схему сил, действующих
на рычаги домкрата (рисунок 5).
;
;
;
;
;
y
Р/2
В
NB
ХА
α
α
х
α
YA
NA
Рисунок 5.
;
Составляем таблицу 1 и строим
график изменения сил (рисунок 6), действующих
на рычаги домкрата в зависимости от изменения
угла α.
Таблица 1
α, ° |
XA, Н |
YA, Н |
NA, Н |
90 |
- |
2500 |
- |
85 |
28575 |
2500 |
28735,6 |
80 |
14177,5 |
2500 |
14450,8 |
75 |
9330 |
2500 |
9689,9 |
70 |
6867,5 |
2500 |
7309,9 |
65 |
5360 |
2500 |
5924,1 |
60 |
4330 |
2500 |
5000 |
55 |
3570 |
2500 |
4363 |
50 |
2977,5 |
2500 |
3894 |
45 |
2500 |
2500 |
3536 |
40 |
2097 |
2500 |
3263,7 |
35 |
1750 |
2500 |
3052,5 |
30 |
1442,5 |
2500 |
2886,8 |
25 |
1165 |
2500 |
2759,3 |
20 |
907,5 |
2500 |
2662,4 |
15 |
667,5 |
2500 |
2590,6 |
10 |
440 |
2500 |
2540,6 |
5 |
217,5 |
2500 |
2510 |
0 |
0 |
2500 |
2500 |
Расчёт остальных рычагов будет
аналогичный.
Рисунок 6.
Расчёт
передачи винт-гайка. В шарнирах А и D установлены
винтовые пары, где винтом является отрезок
АD.
Материалом винта и гайки является
сталь 35. Допускаемые напряжения в винте
при растяжении
, где σТ – предел
текучести стали 35
(σТ = 300 МПа);
К – коэффициент безопасности (К = 3);
тогда [σ]p = 300/3 = =100 МПа.
Р/2
dВ
S/2
S
d1
d2
Рисунок 7.
Допускаемое удельное давление
в резьбе на сжатие при частой работе принимаем
равной (0,2…0,3) [σ]p , т. е.
МПа.
Для передачи винт-гайка принимаем
самотормозящую прямоугольную ходовую
резьбу.
Основной причиной выхода из строя передачи
является износ. Критерием работоспособности
и расчёта для ходовых резьб является
износостойкость, связанная с давлением
смятия р.
,
где F – расчётная осевая сила,
действующая на винт.
.
Из анализа формулы видно, что
Fmax будет при
значениях αmax , т. е. в начале
подъёма автомобиля, когда домкрат ещё
сложен. Принимаем
αmax = 85˚, тогда:
Н
Число витков резьбы равно:
Введём обозначения:
- коэффициент высоты
гайки,
- коэффициент высоты резьбы,
где d2 – средний
диаметр резьбы, м;
S – шаг резьбы, м;
h – рабочая высота профиля,
принимаемая для прямоугольной резьбы
равной 0,5S.
Тогда имеем:
мм.
Принимаем шаг резьбы S = 2,5 мм,
тогда высота профиля h =0,5S = 1,25 мм.
Угол подъёма винтовой линии:
,
'.
Угол трения
ƒ (для смазанного винта ƒ = 0,1). Тогда
0,1 = 5°50´, условие самоторможения ψ
< φ соблюдено.
Определим число витков Z резьбы:
.
Высота гайки:
мм.
Наружный диаметр d резьбы винта:
мм.
Внутренний диаметр d1 резьбы винта:
мм.
Расчёт
усилия рабочего на рукоятке. Далее ведём расчёт усилия
рабочего на рукоятке.
Момент завинчивания винта:
Т = ТР + ТТ ,
где ТР - момент
сил в резьбе;
ТТ – момент
сил трения на торце головки винта.
Для данной конструкции домкрата
Тт = 0, т. к. в
этом месте устанавливается подъёмник.
Тогда момент сил в резьбе равен
Н.