Оборудование для ремонта легкового автомобиля

 

Определение количества витков гайки из условия ее износостойкости. 

   Принимаем среднее удельное давление между витками стального винта и гайки: [g] = 10 МПа.

   Из условия износостойкости гайки:

где z - количество витков, Q - G/2=392000/2=19600

   Из конструктивных соображений принимаем количество витков z = 6…10. Принимаем среднее значение z = 8.

   Определение высоты гайки:

;

   Определение высоты заплечника гайки:

   Из условия прочности и растяжения и для учета кручения принимаем:

Q_расч = 4000кг.

Проверочный расчет подъемного рычага подъемника на изгиб. 

   Проверочный расчет подъемного рычага подъемника на изгиб ведем по расчету балки.

   Из условия прочности балки:

где – наибольший изгибающий момент;

,

где Ми – изгибающий момент, n – коэффициент запаса, n = 1,5…3;

   Из определения изгибающий момент находим по формуле:

,

где G – сила, прикладываемая к балке; сила, действующая  на подъемник равна произведению массы  автомобиля на ускорение свободного падения 

   Wx – момент сопротивления; так как сечение балки – полый прямоугольный брус, то расчет момента сопротивления ведем по формуле:

где b – ширина наружной стенки бруса, b = 120 мм;

h – высота  наружной стенки бруса, h = 120 мм;

b0 – ширина внутренней стенки бруса, b0 = 102 мм;

h0 – высота внутренней стенки бруса, h0 = 102 мм.

Подставив данные в формулу Wx получим момент сопротивления:

 
 
 

Допускаемое напряжение при изгибе находим по формуле:

где – предельное (опасное) напряжение, n – коэффициент запаса, n = 1,5

   Так как балка выполнена из металла Сталь 45 ( =360 Н/мм2) и испытывает деформацию (изгиб) то предельное напряжение будет равно:

.

,

  Таким образом:

   Вывод: допускаемое напряжение удовлетворяет условию и даже имеет хороший запас.

   Так как кронштейн изготавливается из двух балок разного сечения, но имея достаточно большой запас прочности, можно не производя новых расчетов принять размеры меньшей балки на один порядок меньше по стандарту. В нашем случае мы имеем запас прочности примерно 50%, а сечение меньшей балки понизится всего на 20%, момент изгиба также на порядок меньше чем расчетный, поэтому примем сечения балок:

- 120×120×9×1500 (мм);

- 100×100×9×500 (мм), по ГОСТ 13663-86.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Проверочный расчет винта подъемного механизма. 

Проверочный расчет резьбового соединения подъемного механизма  на смятие.

   Характеристика резьбового соединения подъемного механизма подъемника:

Резьба винта  прямоугольная, однозаходная

- шаг резьбы  Р = 8 мм

- наружный диаметр резьбы винта  d = 44 мм;

- внутренний диаметр резьбы винта  d3 = 35 мм;

- средний диаметр резьбы винта и гайки  d2 = 40 мм;

- высота резьбы h = 9 мм;

- число витков  гайки z = 8;

- материал – СТ.6.

  

   Проведем проверочный расчет резьбы на смятие.

Из условия  износостойкости ходовой резьбы по напряжениям смятия: 

где F – сила, действующая на резьбу винта и гайки, d2 – средний диаметр резьбы винта и гайки, h – высота резьбы, z – число рабочих витков.  

   Так как подъемник имеет два винта то силу, действующую на резьбу винта и гайки, найдем следующим образом:

.

где G – нагрузка, действующая на подъемник. 

 – допускаемое напряжение  при смятии.

   Следовательно:

Вывод: 

Проверочный расчет резьбового соединения подъемного механизма на растяжение.

   Расчет на прочность резьбовых соединений выполняют следующим образом. Площадь поперечного сечения стержня болта по заданному внешнему усилию определяют по формуле:

где d3 – внутренний диаметр резьбы винта,  d3=35  мм; Р – растягивающее усилие, действующее на винт подъемного механизма;

   Так как подъемник имеет два винта, то растягивающее усилие, действующее на один винт подъемного механизма, найдем следующим образом:

где G – нагрузка, действующая на подъемник, Н.

 – допускаемое напряжение на растяжение; допускаемое напряжение при растяжении находится по формуле:

где σв – предел прочности материала винта, σв = 600 Н/мм2;

n – коэффициент  запаса, n = 3,2.

   Следовательно:

   Вывод: условие прочности данного болта выполняется.

 

 

Проверочный расчет анкерных болтов.

 

   Анкерные болты – это болты крепления стойки подъемника к полу производственного корпуса ПТО.

Характеристика  резьбы:

Резьба общего назначения, треугольная, однозаходная М14х2 ГОСТ 9150–59                                                

- шаг резьбы  P =  мм

- наружный диаметр резьбы болта d =  мм;

- внутренний диаметр резьбы болта d1 = мм;

- средний диаметр резьбы болта и гайки  d2 = мм;

- высота гайки  Н =  мм;

- высота резьбы  h =   мм;

- площадь сечения стержня винта  A = мм2;

- материал – автоматная сталь А12  σв =  Мпа.

   Каждая стойка подъемника крепится четырьмя болтами. При не нагруженном подъемнике будем считать болты ненагруженными.      

   Рассмотрим одну стойку: при подъеме подъемником автомобиля ГАЗель нагруженными будут два внешних болта, поэтому необходимо произвести проверочный расчет анкерных болтов на прочность и смятие резьбы. 

 

Проверочный расчет анкерного  болта на прочность. 

   Расчет на прочность резьбовых соединений выполняют следующим образом. Площадь поперечного сечения стержня болта по заданному внешнему усилию определяют по формуле:

где d3 – внутренний диаметр резьбы винта,  d3 = 11,84      мм;

Р – растягивающее  усилие, действующее на болт,

   растягивающее усилие, действующее на один болт, найдем следующим образом:

где G – нагрузка, действующая на подъемник,

 – допускаемое напряжение на растяжение.

   Допускаемое напряжение при растяжении находится по формуле:

где σв – предел прочности материала болта (Сталь 20), n – коэффициент запаса, для статически нагруженного пластичного материала n = 2,5.

   Подставив данные в формулу, получим:

   Из результатов расчета видно, что площадь поперечного сечения стержня болта гораздо больше площади, необходимой для сохранения целостности болта  при нагрузке  Р = 9800Н . Это означает, что прочность при растяжении анкерного болта удовлетворяет условию прочности при данных условиях эксплуатации. 

Проверочный расчет анкерного  болта на смятие. 

   Из условия износостойкости резьбы по напряжениям смятия: 

где F – сила, действующая на резьбу винта и гайки, h – высота резьбы, h = 4 мм; z – число рабочих витков.

   Так как  подъемник имеет четыре нагруженных анкерных болта то силу, действующую на резьбу болта и гайки, найдем следующим образом:

где G – нагрузка, действующая на подъемник,

   Число рабочих витков находится следующим образом:

где Н – высота гайки, Р – шаг резьбы.

 – допускаемое напряжение  при смятии.

   Допускаемое напряжение при смятии находится по формуле:

где – предел прочности материала болта, = 420 Н/мм2;

n – коэффициент  запаса, для статически нагруженного  пластичного материала n = 2,5.

   Следовательно:

Напряжение смятия полностью удовлетворяет условию  износостойкости ходовой резьбы по напряжениям смятия, более того имеет запас более 100%. 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  мощности привода.

  

   Частота вращения винта, мин^-1:

Скорость подъема V принимается равной 1,5...2 м/мин.

   Задаваясь частотой вращения ротора электродвигателя 750, 1000, 1500 или

3000 об/мин, определяют  передаточное число от электродвигателя  к винту:

.

Если  i≤4, можно использовать для передачи момента от электродвигателя

к винту клиноременную  передачу. В противном случае необходимо подобрать редуктор.

  

   Крутящий момент винта подъемника:

Нм.,

где f1 = 0,01, а dп - диаметр дорожки тел качения упорного подшипника, м.