Выполняем перерасчет: Наружный диаметр винта = 135 мм. Внутр. диам. гайки = 111 мм.
Шаг ленточной резьбы = 25 мм. толщина витка 12,5 мм. Гайка имеет 12 раб.витков. Бронза.
Длина развертки двенадцати витков гайки по среднему диаметру контакта = 123мм.:
Lv = ( sqrt( ( Dn * Pii ) * ( Dn * Pii ) + ( P * P ) )) * Nv;
Lv = ( sqrt( ( 123 * Pii ) * ( 123 * Pii ) + ( 25 * 25 ) )) * 12 = 4646 мм…
Ширина пояска контакта: Lkk=( 135-111)/2.. Lkk= 12 мм.
Площадь контакта: Skk=Lv*Lkk.. Skk=4646*12.. Skk=55752 кв.мм.
Удельное давление на виток:
Всж= Fg / Skk; Всж= 1000000 / 55752; Всж= 17,94 H / кв.мм.
Как видим, на работающем прессе, напряжения взяты в расчет меньше в 1,7 раза.
Конструктивно там винт не вращается – вращается гайка с опорой на упорный шариковый подшипник.
К резьбе гайки и к опорному подшипнику подведена циркуляционная смазка.
В результате потери на трение существенно снижены.
Примечание: Параметры антифрикционной литой бронзы ГОСТ 613-79.
марки БрО5Ц5С5 – Врем.сопрот.=176,2 МПа ( 18 кгс/кв.мм.).
марки БрО10Ц2 – Врем.сопрот.=225,5 МПа ( 23 кгс/кв.мм.).
Бронза значительно мягче стали ( модуль упругости меньше ). Сталь Е=210000.. Бронза Е=100000 МПа…
Бронза хорошо прирабатывается к профилю винта, поэтому распределение нагрузки
по виткам резьбы более равномерное, чем у стальной гайки.
Смотрим таблицу допускаемых напряжений в резьбе по Д.Ф. Гуревичу..
Примечание:
Для треугольной резьбы с углом профиля 60 град… ГОСТ 9150-2002.
Hmr=0,866025403*P.. Высота треугольника построения профиля.
Ds=(Dn+Hmr/4)-Hmr.. Средний диаметр резьбы.
DVG=(Dn+Hmr/4)-(1,5*Hmr).. Отверстие гайки.
DVR=Dn-(1,22687*P).. Внутренний диаметр резьбы винта.
Hv=0,8695*P.. Расчетная высота сечения витка гайки на изгиб.
Lp=0,2706*P.. Плечо изгиб момента для витка гайки.
Hvs=0,86*P.. Расчетная высота сечения витка гайки на срез.
Для винта с трапецеидальной резьбой – с углом 30 градусов..
DVG=Dn-P.. # Отверстие гайки ГОСТ 9484-91.
Ds=(DVG+Dn)/2.. # Средний диаметр резьбы.
Расчетная высота сечения витка гайки на изгиб:
.x=tan(Ua)..
Hv=(P/2)+(((Ds-DVR)/2)*x)..
Lp=(Ds-DVR)/2.. # Плечо изгиб момента для витка гайки.
Расчетная высота сечения витка гайки на срез:
Hvs=(P/2)-(((Ds-DVR)/2)*x)..
Для винта с упорной резьбой : с углом 30 + 3 градусов ГОСТ 10177-82 :
Hmr=1,587911*P.. Высота треугольника построения профиля.
Ds=Dn-0,75*P.. Средний диаметр резьбы.
DVG=Dn-1,5*P.. Отверстие гайки.
DVR=Dn-1,7184*P.. Внутренний диаметр резьбы винта.
Hv=0,7362*P.. Расчетная высота сечения витка гайки на изгиб.
Lp=0,375*P.. Плечо изгиб момента для витка гайки.
Hvs=0,7362*P.. Расчетная высота сечения витка гайки на срез.
Справочные данные:
Коэф. полезного действия винтовой пары:
MV = tan ( Ur ) / ( tan ( Ur + Up ));
MV = tan (4,04610810 ) / ( tan ( 4,0461081 + 7,665145 ));
MV = 0,34123…
Резьбы:
Резьба метрическая ГОСТы 8724-2002; 9150-2002; 24705-2002…
Угол профиля = 60 градус… Угол Ua = 30..
…. …..
Резьба трапецеидальная ГОСТ 9484-81.
Угол профиля = 30 град. .. Угол Ua = 15..
…. ….
Резьба упорная ГОСТ 10177-82.
Угол профиля = 30 + 3 град. .. Угол Ua = 3 градуса…
…. ….
Резьба упорная усиленная ГОСТ 13535-87.
Угол профиля = 45 + 3 град. .. Угол Ua = 3 град…
……
Таблица Rv-01.
Таблица Ку – коэффициента уменьшения допускаемых напряжений в зависимости от гибкости элемента.
Напряжения плоского кривого бруса при изгибе.
Таблица Skb-01.
Нормальное напряжение в сечении на радиусе Rх :
Bн = M * ( Rx – Ro ) / ( F * c * Rx )…
Где :
М – изгибающий момент в сечении.
F – площадь сечения.
.с – смещение нейтральной оси бруса от оси центра тяжести сечения.
Rх – радиус на котором определяем напряжение.
Rо – радиус нейтрального слоя.
.c = R – Ro ;
Радиус нейтрального слоя R0 определяется :
………
Для поперечного сечения бруса в виде прямоугольника :
Ro = R * ( 1 – ((( h / R ) *( h / R )) / 12))…
Где :
R – радиус слоя проходящего по центру тяжести сечения.
.h – высота сечения.
……..
Для поперечного сечения бруса в виде круга :
R = ( Dn + Dv ) / 2 ; .c = R – Ro ;
R – радиус слоя проходящего по центру тяжести сечения.
Dn – Наружный диаметр тора.
Dv – Внутренний диаметр тора .
Радиус нейтрального слоя R0 определяется :
Ro = ( R + (sqrt(( R * R ) – ( d * d / 4 )))) / 2…
Где :
R – радиус слоя проходящего по центру тяжести сечения.
.d – диаметр сечения.
……….
Овальное звено типа ОВ1-10.
Исходные :
Радиус внутренней части тора Rвн = 70 мм.
Диаметр сечения прутка тора d = 50 мм.
Растояние между центрами L = 90 мм.
Усилие на серьгу F = 98066,5 H.
Предел прочности материала Bv = 410 МПа.
Напряжение текучести материала Bt = 270 МПа.
Расчет :
Расчет:
Сечение прутка: d = 50 мм.
S = Pii* d * d /4… S = 1963,4954 кв.мм.
Момент инерции сечения по оси Х-Х:
J = Pii* d * d * d * d /64… J = 306796,158 …
Сопротивление изгибу:
W = Pii* d * d * d /32… W = 12271,8463 куб.мм…
Напряжение на прямых участках прутка серьги:
Bp= F / ( 2*S )… Bp = 24,972 H / кв.мм.
Запас прочности от предела прочности:
K = Bv / Bp … K = 410 / 24,972 = 16,4 > [ 5 ] ..
Прочность достаточна.
Расчет криволинейного участка:
Радиус среднего слоя: Rc = 95 мм.
Максимальный момент:
Mm = F * Rc * ((L / 2 ) + Rc ) / ( L + ( Pii * Rc ))…
Mm = 98066,5 * 95 * ( 45 + 95 ) / ( 90 + ( Pii * 95 )) …
Mm = 3357652,41 Н * мм.
Предельный момент:
Mp = Bv * W…
Mp = 410 * 12271,8463 …. Mp = 5031457 Н * мм.
Запас прочности по предельному моменту:
K = Mp / Mm… K = 5031457 / 3357652,41… K = 1,4985 > [ 1,25 ]..
Прочность достаточна.
Напряжение изгиба для внутреннего ( сжатого ) волокна:
Biv = ( Mm * ( d/2 ) / J ) * ( Rc / ( Rc – ( d / 2 ))…
Biv = ( 3357652,41 * 25 / 306796,158 ) * ( 95 / ( 95 -25 )) … Biv = 371,323 H / кв.мм.
Находим коэф. Хх:
Xx = Rc /( Rc – ( d /2 ))… Xx = 95 /( 95 – 25 )… Xx = 1,35714…
По графику находим коэф. Yx = 2,221…
( Кривой брус прочней прямого бруса )…
Коэф. запаса: K = Bt * Yx / Biv … К = 270 * 2,221 / 371,32 = 1,615 > [ 1,25 ].
Прочность достаточна.
Напряжение изгиба для наружного ( растянутого внешнего) волокна:
Bin = ( Mm * ( d/2 ) * Rc / J )* ( Rc + ( d/2 ))…
Bin = ( 3357652,41 * 25 /306796,158 ) * ( 95 / ( 95 + 25))…
Bin = 216,606 H / кв.мм.
Находим коэф. Хх:
Xx = Rc /( Rc + ( d /2 ))… Xx = 95 /( 95 + 25 )… Xx = 0,79167…
По графику находим коэф. Yx = 1,2675… (Skb-02.).
Коэф. запаса: K = Bt * Yx / Bin … К = 270 * 1,2675 / 216,606 = 1,58 > [ 1,25 ]..
Прочность достаточна…
Развернутая длина звена:
Lr = ( 2 * Pii * Rc ) + ( 2 * L )… Lr = 776,9 мм.
Масса звена:
Qm = 7,85 * S * Lr / 1000000; … Qm = 11,98 кг…
График Skb-02.
Контрольный пересчет звена по РД 10-33-93.
Торообразный элемент звена ОВ1-10 .
Исходные :
Радиус внутренней части тора Rвн = 70 мм.
Диаметр сечения тора d = 50 мм.
Усилие на серьгу F = 98066,5 H.
Предел прочности материала Bv = 410 МПа.
Напряжение текучести материала Bt = 270 МПа.
Расчет :
Расчет криволинейного участка: ( смотри расчет серьги ).
Момент сопротивления Ф 50 мм.
W = 12271,846 куб.мм..
Площадь сечения S = 1963,4954 кв.мм .
Средний радиус тора R = 95 мм.
Коэф. Хx – для работы с таблицей :
Xx = R / ( R + ( Dps / 2 ))… Хx = 0,791667;
Коэф. Yx – определяем интерполяцией.
Yx = 1,35714 ; График Skb-02. Табл. Skb-03.
( Xx и Yx смотри таблицу в расчете серьги ).
Предельный изгибающий момент:
МПР = Bt * W * Yx … МПР = 4496745 Н*мм.
Максимальный изгибающий момент:
ММ = Mm = 0,318 * F * R… ММ = 2962589 Н*мм.
Коэф. запаса по изгибающему моменту.
K = МПР / Mm = 1,518 ; Достаточно прочно.
Минимальный допустимый коэф. запаса = 1,25 ;.
Исходные данные :
Прямой участок элемента звена ОВ1-10 .
Диаметр сечения = 50 мм.
Усилие на одну ветвь = 49033,25 Н.
Расчет :
Площадь сечения одной ветви S = 1963,4954 кв.мм.
Напряжение растяжения = 24,9724 МПа.
Коэф. запаса по растяжению от пред.проч. = 16,41813 ;
Минимальный допустимый коэф. запаса = 5,00 ;
Расчет серьги.
Исходные данные:
Q = 20 kH.
Lxs= 80 мм.
Dps= 24 мм.
Lxp= 60 мм.
Dxp= 40 мм.
Dpp= 30 мм.
Sxp= 30 мм.
Cpp= 120 мм.
Металл серьги:
Сталь 20 ГОСТ 1050-88…
Вt = 240 H/кв.мм.
Bv = 410 H/кв.мм.
Металл пальца:
Сталь 45 ГОСТ 1050-88.
Вtp = 360 H/кв.мм.
Bvp = 610 H/кв.мм.
Расчет:
Сечение прутка: Dps = 24 мм.
S = Pii* Dps* Dps/4… S = 452,3893 кв.мм.
Сопротивление изгибу:
W = Pii* Dps* Dps* Dps /32… W = 1357,168 куб.мм.
Напряжение на прямых участках прутка серьги:
BR = Q / ( 2*S )… BR = 22,105 H / кв.мм.
Запас прочности от предела прочности:
K = Bv / BR … K = 410 / 22,105 = 18,5 > [ 5 ]..
Прочность достаточна.
Рассчет криволинейного участка:
Радиус среднего слоя:
Rc = ( Lxp+Dps )/ 2… Rc = 52 мм…
Коэффициент Хх:
Xx = R / ( R + ( Dps / 2 ))… Xx = 0,8125…
Таблица по графику ( для круглого сечения Таб. 02 ).
Таб. Skb-03.
..
Линейной интерполяцией находим по формуле:
Yx = (( Y2 – Y1) * ( Xx – X1 ) / ( X2 – X1 )) + Y1…
Находим: Yx = 1,303…
Предельный изгибающий момент для кривого бруса:
Mp = Bt * W * Yx … Mp = 240 * 1357,168 * 1,303…
Mp = 424413,58 Н*мм..
Максимальный изгибающий момент как для части тора:
Mm = 0,318 * Q * Rc… Mm = 0,318 * 20000 * 52 … Mm = 330720 Н*мм..
Коэффициент запаса: K = Mp / Mm… K = 1,283 > [ 1,25 ] …
Прочность достаточна…
Палец серьги на изгиб:
F = Q = 20000 H…
L = Lxp + Sxp.. L = 90 мм.
М изг = L * F / 4… М изг = 450000 Н * мм…
Сопротивление изгибу:
Wip = Pii* Dpp* Dpp* Dpp /32… Wip = 2650,719 куб.мм.
Напряжение изгиба пальца:
Bip = М изг /Wip… Bip = 169,765 Н / кв.мм.
Коэф. запаса от Bt : K = Btp / Bip… K = 360 / 169,765 …
K= 2,12 > [ 1,25 ] … Прочность достаточна…
Расчет проушины на разрыв:
Сечение разрыва:
Su = 2* Sxp * ( Dxp – Dpp ) … Su = 600 кв.мм.
Напряжение разрыва:
BRP = Q / Su … BRP = 33,33 Н / кв.мм.
Коэф. запаса прочности от Bv:
K = Bv / BRP … K = 12,3 > [ 5 ] …
Прочность достаточна..
Расчет проушины на смятие: Dpp = 30.
Ssm = 2* Dpp * Sxp… Ssm = 2 * 30 * 30…
Ssm = 1800 кв.мм.
Напряжение смятия: Bsm = Q / Ssm …
Bsm = 11,11 Н / кв.мм.
Коэф.запаса от предела текучести :
K = Bt / Bsm.. K = 21,6 …
Прочность достаточна..
Расчет клещевого захвата.
( разработка автора ).
Выбор материала.
Определение допускаемых напряжений. Смотри РД 10-33-93 Стр. 6.. ## Ссылка:
По рекомендациям пункт 2.3.3 Ударная вязкость металла деталей клещей при температуре минус 40 С. должна быть не менее 30 Дж / кв.см. По требованию заказчика проектируются клещи минимального веса. Поэтому для деталей клещей выбираем сталь 38 ХГН ГОСТ 4543-71.
с закалкой с 850 С. в масло и отпуском с 600 С. С контролем механических характеристик
после термообработки на образце – спутнике. Сталь 38 ХГН ГОСТ 4543-71 после термообработки
имеет предел текучести не менее 660 Н / кв.мм. Предел прочности не менее 950 Н / кв.мм.
и ударную вязкость при температуре минус 40 С. более 80 Дж / кв.см.
Для Стали 38 ХГН ГОСТ 4543-71 допустимое касательное напряжение не более 369 Н / кв.мм.
Для планок, по технологическим соображениям, выбираем сталь 09Г2С – ГОСТ 19281-2014.
с нормализацией. Учитывается возможность работы клещей при температуре до минус 40 С.
В общем виде клещей указываем рабочую температуру от плюс 200 до минус 40 градусов С.
Нестандартные элементы грузозахватных приспособлений рассчитываются на напряжения растяжения
и изгиба с обеспечением запасов прочности, как на грузоподъемном крюке, не менее:
При расчете рабочей части крюка – запас прочности должен быть не менее одной целой и двух десятых – от предела текучести. При расчете ветвей головки крюка с проушиной на растяжение – запас прочности должен быть не менее одной целой и пяти десятых – от предела текучести.