Расчеты конструктору
Шрифт:
Ur = arctan ( 0,07073553 ); Ur = 4,04610810 градусов…
По таблице коэф. трения:
( сталь по бронзе при скудной смазке при скорости скольжения менее 1 м / сек.. ) коэф. трения КТf = 0,13…
Угол между рабочей поверхностью и нормалью к продольной оси винта Ua = 15 градусов..
Приведенный коэф. трения: КТfp = КТf / cos Ua; КТfp = 0,13 / cos(15); КТfp = 0,134586…
Сила трения: Ftrv= КТfp*Fg.. Ftrv= 0,134586*1000000.. Ftrv= 134586 H..
Момент трения на резьбе винта: MtR = Ds *Fg *
MtR = 0,108 * 1000000 * 0,134586 / 2; MtR = 7267,64 Н * метр.
Приведенный угол трения:
Up = arctan ( КТfp ); Up = arctan ( 0,134586 ); Up = 7,6651450…
Так как Up > Ur… ( Ur = 4,04610810 градусов ) … винтовая передача самотормозящая.
Мощность затрачиваемая на трение Винт – Гайка: Nvg = Ftrv * VL..
Nvg = 134586 * 0,0424115.. Nvg = 5708 вт…
Расчет подпятника винта:
Средний диаметр подпятника: Dsp = ( Dnp + Dvp ) / 2 ; Dsp = ( 140 + 60 ) / 2;
Dsp = 100 мм. Dsp = 0,1 метра.
Средняя скорость скольжения поверхности: Vp = Pii * Dsp * Vu;
Vp = Pii * 100 * 0,125; Vp = 39,26991 мм / сек. Vp = 0,03926991 м / сек.
По таблице коэф. трения: коэф. трения КТp = 0,3…
( сталь по стали при скудной смазке при скорости скольжения менее 1 м / сек.).
Момент трения на подпятнике: Mtp = Dsp *Fg * КТp / 2 ;
Mtp = 0,1 * 1000000 * 0,3 / 2; Mtp = 15000 Н * метр.
Мощность расходуемая на трение в подпятнике:
Np = Fg * КТp* Vp; Np =1000000*0,3*0,03926991; Np = 11,781 квт.
Мощность подводимая от привода к винту:
Nt = Ng + Np + NR; Nt = 3,0 +5,708+11,781 = 20,5 квт. Nt = 20,5 квт.
Крутящий момент подводимый к винту: Mk = Nt / ( Vu * 2 * Pii );
Mk = 20500 / ( 0,125 * 2 * Pii ); Mk = 26102 Н * метр…
Расчет винта на прочность:
Внутренний диаметр резьбы винта DVR = Dn -26; ( по ГОСТ 9484 – 81. )…
DVR = 120-26 = 94 мм.
Площадь поперечного сечения по внутреннему диаметру винта:
SVR = DVR * DVR * Pii / 4; SVR = 94 * 94 * Pii / 4 = 6939,778 кв.мм.
Максимальная допустимая нагрузка Fmdv=0,625*800*SVR… Fmdv=0,625*800*6939,778 …
Fmdv=3469890 H… Запас прочности К = 3469890/1000000… К=3,47… Винт прочен..
Расчет винта на устойчивость:
Момент инерции винта ( считаем по внутреннему диаметру резьбы ):
( 94 ** 4=78074896… Это 94 в четвертой степени )…
Jx = Pii * ( DVR ** 4 ) / 64; Jx = Pii * ( 94 ** 4 ) / 64;
Jx = Pii * 78074896 /64; Jx = 3832492,5 …
Площадь сечения ( считаем по внутреннему диаметру резьбы ):
SVR = 6939,778 кв.мм. ( рассчитано ранее )..
Радиус инерции сечения:
Ii = sqrt( Jx / SVR ); Ii = sqrt( 3832492,5 / 6939,778 ); Ii = 23,5 мм.
Винт внизу находится в достаточно длинной
Сверху на винте свободно висит груз: При этой конструкции коэф. приведения длины винта Kп = 2…
В нашем случае ( рис.b- мю = Кп = 2 )..
Гибкость винта: G = LL * Кп / Ii; G = 1000 * 2 / 23,5; G = 85,1…
По таблице для легированной стали находим значение коэф. Ку..
Для G = 80.. Ку = 0,66… G = 90.. Ку = 0,54…
Интерполяцией находим для G = 85,1 .. Ку = 0,599…
Коэф. уменьшения основного допускаемого напряжения Ку = 0,599…
( Смотри таблицу ).
Напряжение сжатия: Bsv = Fg / ( SVR * Ку );
Bsv = 1000000 / ( 6939,778 * 0,599 ) ; Bsv = 240,562 Н / кв.мм.
При максимально допускаемом напряжении = 500 Н / кв.мм.
Винт прочен.. ( с учетом устойчивости винта )…
…. …..
Примечание:
Если гибкость винта превышает 100, то расчет ведем
по формуле Эйлера: Определим критическую нагрузку Fgk:
Fgk = Pii * Pii * E * Jx / (( LL * Кп ) * ( LL * Кп ));
Где E = 210000 МПа – Модуль упругости легированной стали.
Запас устойчивости по критической нагрузке должен быть = 3 .. 6..
…. …..
Момент сопротивления кручению по внутреннему диаметру винта:
WR = Pii * DVR* DVR* DVR / 16; WR = Pii * 94 * 94 * 94 / 16;
WR = 163084,787 куб.мм.
Касательное напряжение от крутящего момента:
Tv = Mk*1000 / WR ; Tv = 26087405 / 163084,787 ; Tv = 159,962 Н / кв.мм.
Приведенное напряжение ( эквивалентное ):
Be = sqrt( Bsv * Bsv + 4 * Tv * Tv );
Be = sqrt( 240,562 * 240,562 + 4 * 159,962 * 159,962 );
Be = sqrt( 160221,4416 ); Be = 400,277 Н / кв.мм.
При максимально допускаемом напряжении = 500 Н / кв.мм. Винт прочен..
Расчет гайки на прочность:
Распределение нагрузки по виткам гайки неравномерное. Экспериментально определено:
По И.А. Биргеру стр. 54.. Распределение нагрузки в процентах от общего усилия по виткам винта.
Отсчет ведем от опорного торца гайки. Первый виток 36,5-37,4%.. Второй 23,8-22,8%.. Третий 16,5-16,8%..
Четвертый 12,8-13,4%.. Пятый 10,5-9,64%.. Поэтому в расчет берут обычно восемь витков.
По ГОСТ 5915-70 высота гайки берется 7,4-7,6 витков, напряжение растяжения принимается
по внутреннему сечению резьбы винта как 0,625 от временного сопротивления разрыву стали ( металла ).