Проектирование откидного прижима

    Министерство образования и науки Российской Федерации

    Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего       

     профессионального  образования 

    «Санкт-Петербургский государственный технологический

                   университет растительных полимеров»                                                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

        Техническое задание по деталям   машин на тему:

 

              « Проектирование откидного прижима»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                 Выполнил

 студент гр. 228

                                                                                                      Мамаев А.Н.

 

                                                                                                        Преподаватель

    Аввакумов М.В

 

 

 

Санкт-Петербург

2011

 

 

Решение.

 

 

Исходные  данные.

Усилие  прижима:

Вылет:

Рабочая длина винта:

Расстояние  между опорами:

Расчет винтовой пары.

1. Материалы винта и гайки. Для винта принимаем сталь 45, термообработка - улучшение s_т = 540 Н/мм², для гайки - бронзу БрО10Ф1.

2. Допускаемые  напряжения:

для материала  винта  при [s] = 3:

для материала  гайки:

допускаемое давление для пары сталь - бронза  [р_из]= 10 Н/мм².

3. Средний  диаметр резьбы (резьба трапециидальная однозаходная). Учитывая сравнительно небольшую силу пресса, принимаем для передачи трапецеидальную резьбу с коэффициентом рабочей высоты профиля резьбы V = 0.5. Конструкцию гайки выбираем цельную,    y_н = 1.5.

Тогда средний  диаметр резьбы будет:

По табл. 1 d = 26 мм, р = 5 мм, d₂ = 23.5 мм, d₁ = 21 мм.

Tr 26 x 5   ГОСТ 24737 – 81.        

Проверка  геометрии резьбы на срез:

Допустимые  значения напряжений  для бронзы τ_ср = 30Н/мм², стали    τ_ср=180·0.6=108Н/мм². Таким образом, прочность резьбы на срез обеспечена.

4. Для  большого выигрыша в силе принимаем  однозаходную резьбу.

Угол  подъема резьбы

Приведенный угол трения  при коэффициенте трения f = 0.09  и углом наклона рабочей грани витка a =15°:

 

Так как  , передача винт - гайка прижима самотормозящаяся.

5. Размеры  гайки. 

а) Высота гайки:

Принимаем H = 40 мм.

б) Число  витков в гайке:

что допустимо.

в) Наружный диаметр гайки:

Принимаем D = 35 мм.

г) Наружный диаметр заплечика из условия  прочности на удельные давления ([q] = 10МПа = (10Н/мм²)):

Принимаем D_зап = 50мм.

Высота  заплечика:

Условие прочности заплечика на срез:

Допускаемое напряжение на срез для бронзы [t] = 30 Н/мм². Прочность

заплечика обеспечена.

6. Проверочный  расчет винта.

На прочность

а) Момент в резьбе:

Согласно  заданию винт опирается на башмак сплошной пятой диаметром d = 0.9· d₁ = 0.9· 21 = 18.9; принимаем d = 20мм. При стальном подпятнике принимаем f  = 0.17

 б)  Момент трения на торце пяты:

г) Положение  опасного сечения винта может  быть либо выше гайки, либо ниже ее. Сделаем  проверку для того и другого сечения.

Сечение выше гайки. В этом сечении продольная сила Q = 0, а крутящий момент

Эквивалентное напряжение в сечении выше винта гайки:

Сечение ниже гайки. В этом сечении N = Q, a T₀ = T_f :

Следовательно, в обоих сечениях прочность винта  обеспечена.

Б. На устойчивость.

а) Согласно заданию один конец винта заделан  в гайке, а другой пятой опирается  шарнирно на ползун. Принимаем коэффициент m = 1.0.

б) Момент инерции сечения винта:

в) Радиус инерции сечения винта

г) Длина  винта l = 0.6 м.

д) Для стали 45 l_пред = 85,  l₀ = 60. Гибкость винта

Следовательно, винт большой гибкости

Для этой группы винтов критическое напряжение определяют формуле Эйлера:

Требуемый коэффициент запаса устойчивости Расчетное значение коэффициента запаса устойчивости:

.

Винт  устойчивый.

Таблица 1.

Номинальный диаметр d, шаг Р и другие параметры трапецеидальной резьбы (мм) (ГОСТ 24737 - 81).

7) Расчет  рукоятки.

а) Расчет длины рукоятки (Сила, развиваемая рабочим F_р = 300Н):

б) Диаметр  рукоятки:

Материал   рукоятки   сталь   ст.3 ( )   ГОСТ  380-88

Расчет траверсы.

Материал     траверсы      сталь  ст. 3                                                               ( ). Принимаем толщину полосы траверсы           d = 12мм. Расчет проводим для одной половины траверсы.

Рис. 1. Схема  траверсы.

Расчет  траверсы проводим как прямоугольная  балка нагруженную силой

Q = 7000 Н.

Реакции опор R₁ и R₂ (рис. 1).

Расчет  внутренних моментов, действующих в  поперечном сечении.

Участок 1.

Участок 2.

Максимальное  значение изгибающего момента равно 2.8 кНм.

Выбор поперечного  сечения траверсы.

Осевой момент сопротивления сечения:

Осевой  момент сопротивления сечения  с  учетом коэффициента ослабления сечения a = 0.65:

Осевой  момент сопротивления для прямоугольного сечения:

.

Откуда:

Принимаем высоту траверсы в месте контакта с пальцем h = 90мм. Тогда высота траверсы в месте крепления гайки будет h_г = 70мм. Редактируем высоту корпуса гайки Н_к = 70мм.

 

Расчет сварных швов траверсы.

Способ  сварки ручная дуговая электродами  Э50А. Нахлестное нормальное соединение с угловым швом. Профиль шва нормальный. Место сварки – фланговый шов. (Длина шва ). Допустимые напряжения для сварных швов (материал траверсы сталь 40)

Расчет  угловых швов производят на срез по опасному сечению, совпадающему с биссектрисой прямого угла. Условие прочности шва на срез при действии растягивающей или сжимающей силы:

Сварные швы выдержат нагрузку.

 

Расчет оси и пальца траверсы на прочность.

Принимаем толщину листов стойки: .

Принимаем материал оси и пальца ст. 3, для которой .

Расчет  оси. Rо = R₂ = 14кН.

Расчет  на срез.

Расчет  на смятие

Принимаем диаметр оси кратный 5 do = 16мм.

 

Расчет  пальца. Rп = R₁ = 21кН.

Расчет  на срез.

Расчет  на смятие

Принимаем диаметр пальца кратный 5 d_п = 16мм.

 

Рис. 2 Схема  нагружения оси и пальца.

 

Расчет сварных швов стойки.

Рассчитываем  сварные швы приварки листов стойки к основанию от действия осевой силы винта и момента, создаваемого этой силой, предварительно приняв длину стоек , К = 6мм.

Способ  сварки ручная дуговая электродами  Э50А. Нахлестное нормальное соединение с угловым швом. Профиль шва нормальный. Место сварки – фланговый шов. Допустимые напряжения для сварных швов (материал траверсы ст. 3 ГОСТ 380 - 85)

При действии на угловой шов изгибающего момента М_и и срезающей силы Q шов рассчитывается по формуле (как тавровое соединение):

Прочность швов обеспечена.

 

Расчет болтов крепления стоек  к основанию.

Проводится  расчет половины стойки. Поэтому Q = 3500Н (рис. 3). Затянутые болты нагружены осевой силой. Предварительная затяжка болтов должна обеспечить герметичность соединения после приложения внешней осевой силы.

Рис. 3 Схема  крепления стойки к основанию.

Определение расстояния p между осями болтов.

l₁ = p/2 = 100/2 = 50 мм

l₂ = 1.5p = 1.5∙100 = 150 мм

Внешний момент М  и осевая сила Q действует в плоскости, перпендикулярной к стыку. Болты поставлены с зазором. Наиболее нагружен болт, находящийся дальше других от оси симметрии стыка, относительно которой действует внешний момент.

F_B = F ∙ cosα = 3500 H

F_г = F_B=3500 H

σ_Fв = = = 0.184 ²                                                                                           

_{σзат=кз∙(σFв+σм)=1.3∙(0.184+4.97)=6.7 H/мм²}

 

 

  _{Условие несдвигаемоти.}

  _{Fтр=(Fз∙z - Fв)∙f  > kc∙Fг}

  _{(31825∙4-3500)∙0.3>1.5*3500}

  _{37140 > 5250}

_{Определение нагрузки на наиболее нагруженный болт.}

_{Fр=Ккр∙Fз + ᵡ ∙ (F1 + FMmax)=1.3∙31825 + 0.5∙(875+5250) = 44435 H}

_{F1=Fв/z=3500/4=875H}

Рассчитываем  диаметр стержня самого нагруженного болта по следующей формуле:

[σ_р]=σ_т/[s]=240/3.65=65.73 H/мм²

Геометрия болтов следующая: диаметр 27 мм, резьба метрическая, шаг крупный p = 3 мм.

 

 

 

 

 

 

                                           

 

 

 

 

 

   Список литературы

 

1. Кузьмин А. В. и др. Расчеты деталей машин: Справ. пособие/А. В. Кузьмин, И. М. Чернин, Б. С. Козинцов.- 3-е изд., перераб. и доп.- Мн.: Высш. шк, 1986.- 400 с.

2. Гузенков П. Г. Краткий справочник к расчетам деталей машин. – Москва. Высш. Шк, 1964. – 380с.

3. Машиностроение. Энциклопедический справочник. Т.2 Под  редакцией Е. А. Чудакова. 1948г. -950с.