Методика расчёта винтового домкрата

Простейший винтовой домкрат (рис. 1) 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.

Рис. 1. Расчетная схема винтового домкрата: 1 – корпус; 2 – гайка;  3 – винт; 4 – пята.

Рис. 2. Схема сил и основные конструктивные элементы винтового домкрата

Чтобы пята домкрата хорошо прилегала к поверхности груза, ее делают самоустанавливающейся. При подъеме груза она не вращается. Винтовые домкраты самотормозящиеся, вследствие чего безопасны в эксплуатации. Винт домкрата изготавливается из стали 40 и 45. Головка винта обязательно подвергается термообработке до твердости HRC = 40...45.

КПД самотормозящихся винтов всегда меньше 0,5. Для самоторможения необходимо, чтобы , где  – угол подъема винтовой линии,  – угол трения. При коэффициенте трения в паре винт-гайка f = 0,1,  = 5,5°, = 4...5°.

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

                                           ,                                                 (1)

где Q – сила, действующая да винт.

 Отсюда внутренний диаметр винта:

                                         ,                                                  (2)

Величина ,

где n = 2,5...3 – коэффициент запаса; =1800...2000 МПа.

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

                   , где    .                                      (3)

Если  необходимо уменьшить шаг винта. Крутящий момент, прилагаемый к винту, вычисляется по формуле:

                                ,                                (4)

 где d_п – диаметр подпятника домкрата, м; f = 0,1 – коэффициент трения в контакте между пятой и винтом.

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

Задавшись длиной рукоятки, находим силу:

                                               , Н                                            (5)

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

Приведенные напряжения:

                      ,                                             (6)

где          – касательные напряжения.

Условие достаточной прочности имеет вид .

Для большинства сталей, применяемых для изготовления винтов можно принять МПа.

На устойчивость винт проверяет по формуле Эйлера:

                                                        , Н                                           (7)

где P_кр – критическая сила, Н; Е = 2·10¹¹ МПа – модуль упругости стали.

         ,

 l – максимальная высота подъема, м.

 Запас устойчивости:

                                                                                                         (8)

Затем определяют число витков гайки:

                                                                                                   (9)

 где [q] – допускаемым удельные давления в контакте винта и гайки, Н/м². Значения допускаемых удельных давлений приведены в табл.1.

Таблица 1

Число витков резьбы гайки не должна быть более 10, так как остальные витки не будут работать. Если все же Z > 10, то берут другой материал или увеличивает диаметр винта.

Высота гайки:                                                                       (10)

КПД домкрата вычисляется по формуле:             ,

где A_n – работа по поднятию груза за 1 оборот винта, т.е. A_n = QP, Дж.

– работа, совершаемая рабочим за 1 оборот винта, Дж.

Более подробно материал для выполнения КР изложен в МУ по СРС.

Библиографический список рекомендуемой литературы

1. Технологическое оборудование предприятий автомобильного транспорта (Часть 1. Типаж технологического оборудования): Учеб. пособие / В.И. Петров, Н.В. Григорьева. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. - 384 с.

2. Технологическое оборудование предприятий автомобильного транспорта (Часть 2. Типаж, проектирование и эксплуатация технологического оборудования): Учеб. пособие / В.И. Петров, Н.В. Григорьева. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - 546 с.

3. Иванов, В.П. Оборудование автопредприятий [Электронный ресурс] : учебник / В.П. Иванов, А.В. Крыленко. — Электрон. дан. — Минск : Новое знание, 2014. — 302 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=49453 — Загл. с экрана.

4. Коваленко, Н.А. Организация технического обслуживания и ремонта автомобилей [Электронный ресурс] : учебное пособие. — Электрон. дан. — Минск : Новое знание, 2014. — 229 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=64772 — Загл. с экрана.

5. Круглик, В.М. Технология обслуживания и эксплуатации автотранспорта [Электронный ресурс]: учебное пособие / В.М. Круглик, Н.Г. Сычев. — Электрон. дан. — Минск : Новое знание, 2013. — 260 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=43876 — Загл. с экрана.

Периодические издания

1. Журнал «Автотранспортное предприятие».

2. Журнал «Автомобильная промышленность».

3. Журнал «За рулем».

Интернет ресурсы

1. http://www.zr.ru – сайт журнала «За рулем».

2. http://www.elibrary.ru – научная электронная библиотека в области науки, технологии.

3. http://www.mashin.ru – журнал «Автомобильная промышленность».

4. http://www.ecology-npf.narod.ru – журнал «Двигателестроение».

5. http://www.sorokin.ru – сайт компании «Сорокин-инструмент» - технологическое оборудование для технического обслуживания и ремонта автомобилей.