Проектирование съемника подшипников

Проектирование съемника подшипников

ВВЕДЕНИЕ

Цель этой работы состоит в том, чтобы спроектировать винтовой механизм авиационных устройств (съёмник). Назначение передач винт-гайка - преобразование вращательного движения в поступательное. Передачи обеспечивают большой выигрыш в силе, возможность получения медленного движения, большую несущую способность при малых габаритах, возможность достижения высокой точности перемещений, простоту конструкции и изготовлению, поэтому винтовые механизмы получили широкое распространение в авиационных устройствах и роботах.

В числе механизмов аэродромного обслуживания применяются винтовые съемники, предназначенные для разборки узлов с деталями, собранными с натягом. Особенностью съёмника являются два или три присоединенных различным образом к корпусу съёмника захвата, наличие башмаков для упора в неподвижное звено и т. д. При ручном приводе для вращения винта и гайки используются рукоятки.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Основные исходные данные:

·        Действующая сила F(Н): 6000;

·        Диаметр вала d(мм): 60;

·        Обозначение подшипника: 92612;

·        Ход винта h(мм): 300;

Схема механизма представлена на рисунке 1.1

Рис 1.1

Так как механизм ответственный и испытывает большую нагрузку, то материалы винта назначаем из качественной стали, а для гайки - из бронзы.

Для винта: Сталь 40Х (s_в=1100  s_т=900);

Для гайки: БрАЖН 10-4-4ГОСТ 613-41(s_в=650);

2.РАСЧЁТ ВИНТА

Во всех случаях винт работает на сжатие (растяжение) и кручение. Винты должны одновременно удовлетворять условию прочности при продольном изгибе и условию допускаемой гибкости:

;

;

Наиболее допускаемая гибкость для коротких грузовых винтов . Винт сплошной, =0. Коэффициент запаса прочности S=3. Допускаемые напряжения для стальных винтов определяются по формуле:

 ;

Эпюры сил и моментов вдоль оси винта в съемнике имеют следующий вид:

Находим диаметр винта по критериям, определяющим работоспособность передачи винт-гайка, исходя из условий: прочности на сжатия с учётом устойчивости, допускаемой гибкости, износостойкости рабочих поверхностей витков резьбы.

а) Условие прочности на сжатия с учётом устойчивости

;

Где:

k - коэффициент, учитывающий скручивание тела винта моментом в опасном сечении. Принимаем k=1.3;

j - коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения , j=0.69;

a - отношение внутреннего диаметра d₀ к внешнему d₁.

б) Условие по допускаемой гибкости.

где - коэффициент приведённой длины винта, который равен 1;

- коэффициент полноты сечения, 0.25;

- свободная длина винта, ;

в) Износостойкость рабочих поверхностей витков резьбы.

Где:

d₂ - средний диаметр резьбы винта;

y_h=h/ P - коэффициент высоты витка резьбы. Выбираем y_h=0.5;- высота гайки;

y_H=H/ d₂ - коэффициент высоты гайки (H - высота профиля резьбы, Р - шаг резьбы). Для трапецеидальной резьбы y_H=1,3;

[] - допускаемое удельное давление. []=5…7 МПа;

По наибольшему диаметру подбираем резьбу(вычисленному по износостойкости):

Таблица 2.1 Параметры резьбы

  Наружный Внутренний

Средний

Наружный

Внутренний

рис. 2.1 Резьба упорная

Для окончательного выбора диаметра винта и шага, необходимо еще два условия:

самоторможения;

максимально высокого КПД.

Расчёт на условие самоторможения.

Угол подъёма средней винтовой линии резьбы:

. ,

Где:

 - угол подъема резьбы

d₂ - средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения при скудной смазке:

 .

Где:

f =0.13…0.15 - коэффициент трения материалов винта и гайки;

Условие самоторможения выполняется.

Дальше выполняем проверочный расчёт винта:

;

 Hмм

Условие прочности выполняется.

3.РАСЧЕТ ГАЙКИ

Гайки обычно изготавливаются из материалов, имеющих в паре со стальным винтом низкий коэффициент трения и хорошую износостойкость. К таким материалам относятся оловянистые и безоловянистые бронзы, латунь, металлокерамика и антифрикционный чугун.

Гайки выполняются в виде цилиндрических втулок, которые запрессовываются или ввинчиваются в подвижный или неподвижный корпус. В данном случае конструкцию гайки выбираем таким образом, чтобы распределение нагрузки по виткам резьбы было наиболее равномерным

Материал гайки: БрАЖН 10-4-4ГОСТ 613-41(s_в=650);

Рис. 3.1 Конструкция гайки

При расчёте резьб гаек допускается, что осевое усилие распределяется по виткам равномерно, а угол подъёма витков настолько мал, что их можно рассматривать в виде плоских круговых колец. В гайке рассчитывают резьбу (на изгиб, срез и удельное давление), основные её размеры (H, D), а также отдельные элементы (посадка в корпус, упорный буртик , фиксирующие детали и др.).

Тело гайки подвергается кручению и сжатию. Наружный диаметр тела гайки  определяется из условия прочности:

где k -коэффициент, учитывающий скручивание тела гайки, k=1.3;

допускаемое напряжение сжатие или растяжения ,;

;

Найдём число витков гайки:

.

Принимаем z=710

Высота гайки H=zS=73=21

Равномерно распределенная нагрузка по наружному контуру витка гайки:

Проводим проверку витков резьбы на прочность, так как материал гайки обладает более низкими механическими свойствами, чем материал винта. Виток резьбы гайки разворачиваем по наружному диаметру (D) и представим в виде консольной балки, несущей равномерно распределённую нагрузку, которую заменяем сосредоточенной силой F/z. Наибольшее напряжение среза и изгиба возникают в корневом сечении с длиной  и высотой витка . Исходя из условия прочности витка на срез:

а) на срез:

 мм.

,  мм. - зазор.

 мм.

б) на изгиб:

Все условия выполняются.

Размер заплечика  определяем из условия смятия материала гайки под действием силы P по уравнению:

,

где

Из конструкторских соображений принимаем D=9 мм.

Высоту заплечика  определяется из условия изгиба под действием нагрузки F, без учёта запрессовки и трения на поверхности гайки, по уравнению:

Соединение гайки с корпусом имеет следующий вид (рис. 3.2).

Рис. 3.2.

Гайку в корпус ставим по посадке с гарантированным натягом. Для уменьшения натяга гайку в корпусе фиксируем штифтом, который должен удерживать гайку от проворачивания при работе механизма. Если <, гайка в корпусе проворачиваться не будет, штифт нагрузки не испытывает. В противном случае штифт будет работать на срез. Найдём момент трения, возникающий на опорной поверхности заплечника.

.

Момент, возникающий между винтом и гайкой: М_вп=88.66 ().

Неравенство М_вп<М_оп выполняется, значит, гайка в корпусе не будет проворачиваться

(мм)

Из конструкторских соображений принимаем d₀ =5(мм)

Штифт 4Г8ГОСТ 3128-70

4. РАСЧЁТ ПЯТЫ ТРЕНИЯ

По ГОСТ 6874-75 мы имеем упорные шариковые однорядные подшипники - упорный однорядный с лёгкой широкой серией, его характеристики:

,

определим момент трения :

.

6.РАСЧЁТ РУКОЯТКИ

Материал рукоятки: Сталь 40Х (s_в=1100  s_т=900);

В переносных винтовых механизмах чаще всего применяются перекидные рукоятки либо рукоятки с трещотками.

Длина рукоятки  определяется из условия равенства движущего момента  моменту сопротивления в винтовой паре . Принимаем усилие рабочего равным Q=150 H.

;

,

где - внутренний диаметр подшипника пяты.

;

Длина рукоятки

Диаметр рукоятки определяется из условия прочности на изгиб:

; ;

;

;

7. РАСЧЁТ КОРПУСА

Материал корпуса:

Сталь 40x закалка в масле, отпуск , 

Конструктивно принимаем a = 8 мм., b = 16 мм., d = 6 мм.

Проверим наши значения при .

Конструктивно принятые размеры не нарушают допустимых прочностных условий.

9. КПД МЕХАНИЗМА

Коэффициент полезного действия винтовой пары скольжения определяется по формуле:

При прямом ходе

Коэффициент полезного действия механизма определяется по формуле:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данного домашнего задания мы приобрели первичные навыки конструкторской деятельности. В данной расчетно-графической работе представлен расчет винтового механизма самолётного съёмника. В ходе расчетов были определены параметры винтовой передачи, корпуса, подобраны стандартные детали и выполнен чертеж съёмника. Определен КПД механизма, который равен 32.3 %

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

подшипник съемник винтовой

1. Назин В.И. Проектирование механизмов с передачей винт-гайка: Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 2006

.Еофян А.С., Дорофеев В.Г. Проектирование винтовых механизмов авиационных устройств и роботов: Харьков, Харьк. авиац. ин-т, 1989.

.Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т.М.: Машиностроение, 1979. Т.1

.Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т.М.: Машиностроение, 1979. Т.2