science-review.ru
Ещё совсем недавно основными инструментами инженера были калькулятор и чертёжная доска. Расчёты занимали немало рабочего времени. Например, большинство инженерных расчётов проводятся в нескольких приближениях, т.е. один и тот же алгоритм вычислений повторяется несколько раз, но каждый раз с новыми, уточнёнными данными. Инженер вынужден был повторять на калькуляторе вычислительные операции каждого приближения снова и снова.
Задачи работы:
1. Изучение типов домкратов и выбор наиболее оптимального для вывешивания платформы до 60 тонн.
2. Разработка расчета надежности винтового домкрата.
3. Разработка расчета на прочность, износостойкость, устойчивость.
4. Разработка программы расчета винтовых домкратов.
Для данной работы был выполнен анализ следующих видов домкратов:
- домкрат винтовой;
- домкрат винтовой ромбовый;
- домкрат реечный;
- домкрат гидравлический;
- домкрат бутылочный;
- домкрат подкатной;
- домкрат пневматический [3].
Методы и средства решения задач.
Для расчетов взят винтовой домкрат грузоподъемностью до 15 тонн (рисунок 1), который используется для вывешивания и горизонтирования платформы. Потому что для вывешивания и горизонтирования платформы весом до 60 тонн используют именно винтовые домкраты, которые легко транспортируются в передвижных механизмах, занимают мало места и не мешают проходимости машин с подобными платформами. При нахождении устройства в загрязненных условиях данный домкрат не изменит своих параметров и будут выполнять необходимые функции в течение длительного срока.
Рис. 1. Винтовой домкрат
В работе были произведены расчет ходовых винтов, расчет грузовых винтов и расчет проектной надежности механических узлов и металлоконструкций. Важным уровнем расчета винтового домкрата является расчет прочности винта [1].
Угол подъема винтовой линии резьбы:
tgβ 
где S – ход винтовой линии, мм;
d2 – средний диаметр, мм.
или β = 16°29´.
Угол трения ρ при коэффициенте трения f = 0,14; tgρ = 0,12 или ρ = 17°.
β < ρ, следовательно, у домкрата удовлетворяется свойство самоторможения.
КПД передачи:
Допускаемое напряжение в материале винта, МПа:
,
где σТ – предел текучести материала винта, МПа.
Расчетная площадь сечения винта, м2:
,
где d1 – внутренний диаметр, м.
Приведенное напряжение винта, МПа:
,
где Q – тяговое усилие, Н;
F – расчетная площадь сечения винта, м2;
S – ход винтовой линии, м;
η – КПД передачи;
d1 – внутренний диаметр, м.
Допускаемое напряжение на растяжение для стали 35 при термообработке нормализация [σр]=180МПа. Винт удовлетворяет условию на прочность:
σпр ≤ [σр].
Коэффициент запаса устойчивости винта [5]:
Для решения задачи по разработке программы расчета винтовых домкратов использовалась среда программирования Delphi. При помощи нее создана программа, выполняющая необходимые для расчета прочности и надежности винтовых домкратов действия. Общий вид и одна из вкладок программы показана на рисунке 2. На данной вкладке имеются условия, которые могут выполнятся или нет, в зависимости от рассчитанных выше параметров. Поэтому появляются зеленые надписи рядом с каждым условием.
На второй вкладке показаны рассчитанные параметры в серых полях и вводимый параметр в белом поле. Для наглядности рассмотрим код программы, реализующей расчет параметра «Приведенное напряжение винта» винтового домкрата.
y1:=StrToFloat(edt1.Text); \\ Записываем в переменную значение из поля
result2:=StrToFloat(edt13.Text);
y:=StrToFloat(edt5.Text);
result5:=StrToFloat(edt11.Text);
x2:=StrToFloat(edt4.Text);
result6:=y1/result2*sqrt(1+1.6*sqr(y/(result5*x2))); \\ Считаем по формуле
edt14.Text:=FloatToStr(result6); \\ Записываем в поле число из переменной [2]
Рис. 2. Вторая вкладка программы «Прочность винта»
Новизной является разработка программы расчета прочности, устойчивости, износостойкости и надежности винтового домкрата, и упрощение работы инженера при проектировании системы вывешивания и горизонтирования платформ различного веса. Для использования необходимы только исходные данные: тяговое усилие, наружный, средний и внутренний диаметры винта, ход винтовой линии, число заходов резьбы, длина гайки, предел текучести, форму резьбы и материалы винта и гайки.
Выполнив данную работу, можно сделать выводы о том, что выполненные расчеты охватывают огромный спектр параметров, которые необходимы при создании и проектировании наиболее ответственных и дорогостоящих установок. Учтены все усилия и нагрузки на домкраты, выбраны материалы для главных частей (винта и гайки), которые не доставляют больших расходов для их создания и выполняют все ответственные функции [4].
Созданная программа в среде Delphi 7 позволяет упростить задачу будущему инженеру и инженеру с огромным опытом и знаниями. Она не требует специальных навыков в программировании, необходимы только справочные данные и характеристики выбранного домкрата, которые просто вводятся в свободные поля, и нажимается кнопка для расчета.