Расчет основных размеров гайки

1.2 Расчет основных размеров гайки

1.2.1 Определение внешнего диаметра гайки

Задачей раздела является определение внешнего диаметра гайки по критерию статической прочности на растяжение.

Условие прочности может быть записано в виде

, (1.25)

где  - проектировочное напряжение растяжения, Н/мм; - нормативное напряжение растяжения, Н/мм.

Нормативное напряжение определяется по формуле

. (1.26)

Так как материалом гайки является бронза, то

, (1.27)

где - предел прочности, Н/мм.

Выбираем [S]=3 [1, c.15], так как материал бронза.

По формуле (1.26) найдем нормативное напряжение растяжения

Для определения фактических напряжений составим расчетную схему (рис. 1.3).

Рис. 1.3 - Расчетная схема гайки: внешний диаметр бурта гайки; высота бурта гайки;внешний диаметр гайки;c- размер фаски.

Из рассмотрения рис. 1.3 следует, что опасным сечением является сечение А-А, а максимальное напряжение растяжения может быть определено из следующего соотношения

, (1.28)

где - площадь поперечного сечения гайки, мм.

Для гайки площадь поперечного сечения равно площади кольца и определяется по формуле

, (1.29)

Подставим формулу (1.28) в формулу (1.29) и выразим

 (1.30)

Вычислим диаметр гайки

Найденное значение диаметра не удовлетворяет технологическому условию

Поэтому принимаем =42 мм, что обеспечивает устойчивость гайки к растяжению.

1.2.2 Определение диаметра бурта гайки

Задачей раздела является определение внешнего диаметра бурта гайки, по критерию статической прочности на смятие.

Условие работоспособности может быть записано так

, (1.31)

где -максимальное значение напряжения смятия, Н/мм; - нормативное напряжение смятия, Н/мм.

Для бронзы [1. c.18]

 (1.32)

=196 Н/мм для материала БрА9Ж3(отливка в песок) и получаем

Максимальное напряжение смятия можно рассчитать по формуле

, (1.33)

где - сила смятия, Н; - поверхность смятия, мм.

Из рассмотрения рис. 1.5 следует, что .

Площадь поверхности смятия можно найти так

 (1.34)

Подставим формулу (1.33) в формулу (1.34) и выражаем  

 (1.35)

Выбираем с=2 [1, c.18].

Рассчитываем диаметр бурта

,

Найденное значение диаметра не удовлетворяет технологическому условию

,

поэтому принимаем

Высота бурта определяется конструктивно

, следовательно, получаем

Таким образом, внешний диаметр бурта , а высота бурта  

1.3.  Расчет размеров рукоятки

1.3.1 Расчет длины рукоятки

Задачей раздела является определение длины рукоятки по критерию возможности поворота рукоятки при максимальной нагрузке домкрата.

Для определения длины рукоятки составим расчетную схему (рис. 1.4).

Рис. 1.4 - Расчетная схема рукоятки: диаметр рукоятки;расчетная длина рукоятки; длина изгибающей части рукоятки; изгибающий момент.

Из рассмотрения рис. 1.4 следует, что

, (1.36)

где m- число рабочих.

Выразим  из (1.36)

 (1.37)

Значение  известно из раздела 1.1.2.

Усилие одного рабочего , так как кратковременный цикл [1, c.18].

Подставим численные значения в выражение (1.37)

Полученное расчетное значение длины рукоятки удовлетворяет условию  [1, c.18].

Длину рукоятки можно найти по формуле [1, c.18]

 (1.38)

Длина рукоятки L, равная 708 мм, обеспечивает возможность поворота рукоятки при максимальной нагрузке, при числе рабочих m=1.

1.3.2 Расчет диаметра рукоятки

Задачей раздела является определение диаметра рукоятки. Критерием расчета является прочность на изгиб. Условие прочности можно записать так

 (1.39)

где -напряжение изгиба, Н/мм; -допускаемое напряжение изгиба, Н/мм.

 определяется из выражения [1, c.21]

 (1.40)

Нормативный коэффициент [S]=1,5, так как деталь малоответственная [1. c.21].

Выбираем в качестве материала рукоятки сталь Ст4, согласно [1. c.16].

Напряжение изгиба может быть определено так

 (1.41)

где W-момент сопротивления, мм.

Момент сопротивления определяется из формулы

 (1.42)

Из рис. 1.6 видно, что изгибающий момент можно вычислить по формуле

 (1.43)

где D=1,5 d.

Подставляя выражения (1.41), (1.42) и значение M, в формулу (1.39) получим

 (1.44)

Таким образом, выбран диаметр рукоятки и он равен 22 мм.