Розрахунок вантажного гвинта

Основні критерії працездатності вантажного гвинта такі: міцність, стійкість, зносостійкість.

2.1.1. Визначення внутрішнього діаметра нарізки за умови міцності по напруженням стискання з урахуванням крутіння

Небезпечний переріз вантажного гвинта, розташований по висоті від головки вантажного гвинта до нижнього торця гайки, випробують за напруженням стискання і крутіння. Його діаметр (мм) розраховують за формулою

,

(2.1)

де – орієнтовний коефіцієнт, що враховує крутильний момент, обирають з діапазону від 1, 25 до 1, 35;

– вага вантажу, Н; знаходять як . Тут – маса вантажу, кг; – прискорення вільного падіння, приймають рівним 9, 81 м/с²;

– допустиме напруження стискання, МПа; знаходять як

,

Рис. 3. Ескіз домкрата 1-го типу

– межа текучості (як граничне напруження приймають межу текучості, оскільки за умови роботи гвинта не допускаються залишкові деформації), яку вибирають відповідно до матеріалу гвинта (Додатки Б та В), МПа;

n – коефіцієнт запасу міцності, для гвинтів такого типу приймають у межах від 2, 5 до 3, 5.

2.1.2. Визначення внутрішнього діаметра нарізі за умови стійкості

Гвинти на стійкість розраховують за формулою Ейлера, – якщо коефіцієнт гнучкості більше або дорівнює 90, але за формулою Ясинського, – якщо менше 90. Коефіцієнт гнучкості гвинта визначають за формулою як

,

(2.2)

де – довжина гвинта з урахуванням його розміщення в гайці, мм; знаходять за виразом

;

– орієнтовний внутрішній діаметр нарізі, обчислений за формулою (2.1), мм;

– коефіцієнт довжини, дорівнює 2.

Визначення внутрішнього діаметра нарізі (мм) по формулі Эйлера виконують як

,

(2.3)

де – критичне навантаження, що викликає втрату стійкості гвинта у викрученому положенні, Н;

– коефіцієнт запасу стійкості, дорівнює ;

Е – модуль пружності Юнга; для сталі дорівнює 2, 1·10⁵ Па, для інших матеріалів беруть з Додатку К;

Внутрішній діаметр нарізі (мм) за формулою Ясинського знаходять як

,

(2.4)

де – коефіцієнт зменшення основної напруги (вибирають з таблиць Додатка Г).

Середній діаметр нарізі (мм) за умови зносостійкості знаходять як

,

(2.5)

де – коефіцієнт висоти гайки приймають за конструктивним розумінням у межах від 1, 2 до 2, 5 (орієнтуватися на верхні межі);

– коефіцієнт висоти нарізі, приймають у таких розмірах: 0, 5 – для трапецеїдальної і прямокутної; 0, 75 – для упорної нарізі;

– допустимий питомий тиск, приймають значення для обраного матеріалу, з якого виготовлено гайку, наступним чином: від 11 до 13 МПа – для загартованої сталі і бронзи; від 8 до 10 МПа – для незагартованої сталі і бронзи; від 4 до 6 МПа – для незагартованої сталі і чавуна.

2.2. Призначення розмірів гвинта і гайки

За більшим із обчислених діаметрів (2.1), (2.3) або (2.4) з таблиць (Додатки Д або Е) вибирають стандартну нарізь, наприклад, УП 46х8 (ДСТУ 10177–62) чи ТРАП 46х8 (ДСТУ 9484–73), а також виписують значення її основних параметрів як-то:

– зовнішній діаметр нарізі гвинта ;

– зовнішній діаметр нарізі гайки D;

– внутрішній діаметр нарізі гвинта ;

– внутрішній діаметр нарізі гайки D ₁;

– середній діаметр нарізі ;

– крок нарізі р.

Для нестандартної квадратної нарізі приймають позначення, наприклад, КВ 46 х 8, а розміри її визначають за наступними формулами:

– внутрішній діаметр нарізі гвинта, мм, ;

– внутрішній діаметр гайки, мм, ;

– зовнішній діаметр нарізі гайки, мм, ;

– середній діаметр нарізі, мм, ;

– крок нарізі, мм, .

Зовнішній діаметр нарізі гвинта а також її крок потрібно узгодити з нормалями на діаметри і довжини в машинобудуванні (Додаток Ж).

Накреслити профіль нарізі й гайки.

2.3. Перевірка умови самогальмування

Умову самогальмування знайдено з нерівності робіт сил скочування і тертя для вантажу, що знаходиться на похилій площині:

;

(2.6)

де – кут підйому нарізі; розраховують як

;

– хід нарізі, мм; знаходять за формулою

;

– число заходів нарізі;

– кут тертя, рад; (для квадратної нарізі ); визначають як

;

– коефіцієнт тертя, вибирають залежно від матеріалу тертьових пар (Додаток И);

– приведений коефіцієнт тертя для трапецеїдальної і упорної нарізі, знаходять за виразом

,

– кут профілю нарізі, рад.

Якщо то необхідно призначити іншу нарізь з меншим кроком або з більшим діаметром.

2.4. Визначення діаметрів головки вантажного гвинта і хвостовика

2.4.1. Діаметр головки вантажного гвинта

Діаметр головки вантажного гвинта (мм) знаходять за формулою

.

2.4.2. Діаметр хвостовика

Діаметр хвостовика (мм) знаходять як

.

Обчислені значення і повинні бути погоджені з нормалями на діаметри і довжини в машинобудуванні (Додаток Ж).