Винтовой домкрат

Простейший винтовой домкрат (рис. 31) состоит из корпуса 1, в который запрессована бронзовая втулка-гайка 2 с прямоугольной или трапецеидальной нарезкой, винта 3 и пяты 4. Винт перемещается при вращении рукоятки 5. Чтобы пята домкрата хорошо прилегала к поверхности груза, ее делают самоустанавливающейся. При подъеме груза она не вращается. Винтовые домкраты самотормозящиеся, вследствие чегo безопасны в эксплуатации. Винт домкрата изготавливается из стали 40 и 45. Головка винта обязательно подвергается термообработке до HRC = 40... 45. КПД самотормозящихся винтов всегда меньше 0,5. Для самоторможения необходимо, чтобы β < ρ, где β - угол подъема винтовой линии, ρ - угол трения. При коэффициенте трения в паре винт-гайка f = 0,1, ρ = 5,5°, β = 4… 5º.

Внутренний диаметр винта d_в ориентировочно определяют из расчета на сжатие по пониженному на 30 % допускаемому напряжению

πd_в²/4 = Q/(0,7[σ_сж]), (164)

где Q - сила, действующая на винт.

Отсюда

d_в = (4Q/(0,7π[σ_сж])^1/2, (165)

[σ_сж]) = [σ_сж]_в/[n], где n = 2,5… 3 – коэффициент коэффициент запаса;

[σ_сж]_в = 180... 200 мН/м².

Рассчитав d_в, по ГОСТу выбирают для трапецеидальной, прямоугольной или упорной резьбы шаг Р, средний диаметр резьбы d_сp и наружный диаметр d_н. Затем проверяют условие самоторможения винта.

β < ρ, где β = arctg(P/πd_сp). (166)

Если β ≥ ρ, необходимо уменьшить шаг винта.

Крутящий момент, прилагаемый к винту, Нм,

М_кр = Q(d_ср/2)tg(β + ρ) + Qf₁(d_п/2), (167)

где d_п - диаметр подпятника домкрата, м;

f = 0,1 - коэффициент трения в контакте между пятой и винтом.

Рис.31. Винтовой домкрат: 1 – корпус; 2 – гайка; 3 – винт; 4 – пята

Для создания крутящего момента используют рукоятку, длина которой
R = 0,4...0,6 м, а усилие на рукоятке не должно превышать 300 Н.

Задавшись длиной рукоятки, находят усилие, Н,

Р_р = М_кр/R ≤ 300. (168)

Если условие не выполняется, необходимо увеличить длину рукоятки (что крайне нежелательно) или уменьшить шаг винта. Винт проверяет на совместное действие сжатия и кручения, а при значительной длине и на устойчивость.

Приведенные напряжения

Σ_пр = (σ_сж² + 4τ_кр²)^1/2, (169)

где τ_кр = М_пр/0,2 d_в³ - касательные напряжения.

Условие достаточной прочности σ_np ≤ [σ_np]. Для большинства сталей, применяемых для изготовления винтов, можно принять [σ_np] ≤ 90·10⁶ Н/м².

На устойчивость винт проверяют по формуле Эйлера, Н,

Р_кр = π²ЕI_р/l², (170)

где Р_кр - критическая сила, Н;

Е = 2·10¹¹ Н/м2 - модуль упругости стали;

I_р = π²d_в⁴/64 = 0,05d_в⁴, м⁴;

l - максимальная высота подъема, м.

Запас устойчивости

n_у = Р_кр/Q ≥ 4. (171)

Затем определяет число витков гайки

z = 4Q/π(d_н² – d_в²)[q], (172)

где [q] - допускаемые удельные давления в контакте винта и гайки, Н/м². Значения допускаемых удельных давлений приведены в табл. 4.

Таблица 4

Допускаемые удельные давления

Материал винт - гайка	[q], Н/м^2	Материал винт- гайка	[q], Н/м^2
Сталь - чугун	(5 - 6)·10^6	Сталь - сталь	(7 - 13)·10^6
Сталь - антифрикционный чугун	(10 - 13)·10^6	Сталь - бронза	(7 - 13)·10^6

Число витков резьбы гайки не должно быть более 10, так как остальные витки не будут работать. Если все z > 10, то берут другой материал или увеличивают диаметр винта.

Высота гайки

Н = zP. (173)

КПД домкрата

η = (А_п/А)·100 %, (174)

где А_п - работа по поднятию груза за 1 оборот винта А_п = QP, Дж;

А = 2P_pπR - работа, совершаемая за 1 оборот винта, Дж.

Дата добавления: 2014-11-29