РАСЧЕТЫ ДОМКРАТОВ И ПОДЪЕМНИКОВ

Домкраты и подъемники относятся к группе подъемно-осмотрового оборудования и предназначены для обеспечения доступа при ТО и ре- монте к узлам и агрегатам автомобилей при их монтаже-демонтаже.

Домкраты предназначены для вертикального подъема груза на небольшую высоту. Они бывают механические, гидравлические и пневматические. Из-за высокой упругости рабочего тела и больших габаритных размеров пневматические домкраты широкого примене- ния не получили. Гидравлические и механические – наиболее распро- страненное вспомогательное подъемно-осмотровое оборудование. Гидравлические домкраты могут быть с ручным или приводным насо- сом, а механические – с ручным или с электрическим приводом. Ме- ханические ручные домкраты делятся на: винтовые, реечные и ры- чажно-реечные. К основному подъемно-осмотровому оборудованию относятся подъемники различного типа.

Подъемникиделят: по способу установки – на стационарные и передвижные; по типу механизма подъемника – механические и гид- равлические; по роду привода – ручные и электрические; по месту установки – напольные и канавные.

К подъемно-осмотровому оборудованию предъявляются следую- щие требования: надежность в работе; обеспечение безопасности работ (включая страховку и фиксацию узлов при выполнении монтажно- демонтажных работ); уменьшение габаритов и металлоемкости конст- рукции с одновременным повышением маневренности на ограниченных производственных площадях; легкость управления и простота обслужи- вания; минимальный срок окупаемости; эргономическое оснащение, ко- торое удовлетворяет санитарно-гигиеническим нормам и правилам.

Винтовые домкраты

Винтовой домкрат (рис. 6.1) состоит из корпуса 1, в который за- прессована бронзовая гайка 2 с прямоугольной или трапецеидальной

самотормозящейся резьбой, винта 3 и пяты 4. Винт перемещается при вращении рукоятки 5.

Для лучшего прилегания пяты к поднимаемому грузу ее делают самоустанавливающейся. При подъеме пята не должна вращаться. Винт домкрата изготавливается из стали 40–45. Головка винта под- вергается термообработке до HRC 40…45. КПД самотормозящихся винтов принимают £0,5. Для самоторможения необходимо, чтобы угол подъема винтовой линии α не превышал угла трения в резьбе j. При коэф. трения в винтовой паре f = 0,1, угол подъема a = 4–5, а коэф. трения j = 5,5. Внутренний диаметр винта определяется из расчета на сжатие по пониженному на 30% допускаемому напряжению:

[s_сж] = 4Q/0,7pd², (6.1)

4Q/0,7[sсж ].

где Q – сила, действующая на винт, Н; [s_сж] = s_т/[s]0,7pd², s_т – предел текучести, МПа; [s] = 2,5…3 – коэф. запаса прочности. Отсюда:

d_в =

(6.2)

Рис. 6.1. Схема винтового домкрата:

1 – корпус; 2 – гайка; 3 – винт; 4 – пята; 5 – рукоятка

Рассчитав d_в, выбирают по ГОСТу для трапецеидальной, прямо- угольной или упорной резьбы шаг Р, средний диаметр резьбы d_ср и наружный диаметр d_н. Далее проверяют условие самоторможения винта и если a > j, уменьшают шаг винта.

a £ j, где a = arctg(Р/pd_ср). (6.3) Крутящий момент, прилагаемый к винту, вычисляют по формуле: М_кр = Qd_ср/2tg(a + j) + М_п, (6.4)

где М_п – момент трения опорной поверхности пяты, зависящий от кон- струкции опоры. Если опора сферическая, моментом М_п можно пре- небречь, а если винт опирается непосредственно плоским торцом, то момент вычисляют:

М_п = 1/3Qf_о·d₁, (6.5)

где f_о = 0,1…0,2 – коэф. трения между пятой и винтом; d₁ – диаметр винта. Для создания крутящего момента используют рукоятку, длина которой L = 0,4–0,6 м, усилие на рукоятке не >300 Н. Находим усилие,

прилагаемое рабочим в зависимости от выбранной длины рукоятки,

Q_р = (М_кр/L) £ 300. (6.6)

Если условие не выполняется, увеличить длину рукоятки или уменьшить шаг винта. Винт проверяют на совместное действие сжа- тия и кручения, а при значительной длине – и на устойчивость. Экви- валентное напряжение:

s2

сж кр

+ t2

sэк = ,

(6.7)

кр в

где t_кр=М

/0,2d ³

– напряжение кручения.

Условие достаточной прочности s_эк £ [s]. Винт проверяют на ус- тойчивость по формуле Эйлера:

Q_кр = p²ЕЈ_p/l², (6.8)

где Q_кр – критическая сила, Н; Е = 2,1·10⁵ МПа – модуль упругости для

стали; Ј_p =

pd ⁴ /64 » 0,05d ⁴

– момент инерции круглого сечения, мм;

в в

l – максимальная высота подъема, мм. Запас устойчивости определя- ем по формуле:

n_y = (Q_кр/Q) ³ 4. (6.9)

Определяем число витков гайки:

н в

z ³ 4Q/p(d ² - d ² )[q],

(6.10)

где [q] – допустимые удельные давления в контакте винта и гайки, МПа. Допускаемые удельные давления для разных видов металла в контакте винт-гайка сведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Допускаемые удельные давления для металлов

Число витков резьбы гайки не должно быть более 10, так как лишние витки не будут работать. Если получилось z >10, выбирают другой материал или увеличивают диаметр винта. Высоту гайки нахо- дят по формуле:

Н = z р. (6.11)

Наружный диаметр гайки D из условия прочности материала на растяжение:

4Q/p × [s]р

D ³ + d.

(6.12)

4Q/p × [s]сж

Наружный диаметр фланца D₁ по условию сжатия:

Толщина фланца:

D1 ³

+ D².

(6.13)

d ³ Q/pD₁[t]. (6.14)

Значения [s]_р, [s]_сж и [t] принимаются: для бронзы [s]_р = 35…45 МПа; для чугуна [s]_р = 20…25 МПа; для бронзы и чугуна по чугуну и стали [s]_сж =

= 35…45 МПа; для бронзы [t] = 20…25 МПа; для чугуна [t] = 20…30 МПа. Винты, как правило, изготовляются из стали 40, 45, 50 или с за-

калкой в более ответственных конструкциях из стали 40Х, 40ХН, 50ХГ и др. Лучшими материалами для изготовления гаек являются оловя- нистые бронзы марок: БрОФ10-1, БрОФ10-05, БрОЦС6-6-3. При ма- лых скоростях вращения применяется антифрикционный чугун АВЧ-1, АВЧ-2, АКЧ-1 и АКЧ-2, или серый чугун СЧ 18-36, СЧ 21-40.

КПД домкрата вычисляют по формуле:

h = А_п/А, (6.15)

где А_п = Qр – работа по поднятию груза за 1 оборот винта, Дж; А =

= 2QppR – работа, совершаемая рабочим за 1 оборот винта, Дж.