Федеральноеагентство по образованию РФ
ГОУ ВПО БрГУ
Кафедра СДМ и О
Лабораторная работа № 1
РАСЧЕТ ДомкратОВ
Выполнил:
ст.группы СДМ 06-2 C.М. Рябчиков
Проверил:
преподаватель А.Ю. Кулаков
Братск 2009
Домкраты обычнопредназначаются для подъема грузов на небольшую высоту и находят широкоеприменение на монтажных работах при подъемах и выверке как отдельных частей,так и целых сооружений. Домкрат устанавливают под грузом и упирают в неговыдвижной частью. Высота рабочего хода домкрата невелика, поэтому подъем грузана высоту, превышающую ход домкрата, производят в несколько приемов. В этихслучаях под груз подкладывают. например шпальные клетки, либо отдельные брусьяили доски. Скорость подъема домкратами незначительна.
Домкраты выпускаются сразличной грузоподъемностью — от 0.5 до 300 т и в большинстве своем имеютручной привод.
По конструкции домкратыразделяются на реечные (рис.1), винтовые (рис.2) и гидравлические (рис.3).Целью настоящей работы является изучение устройства, принципа работы домкратови расчета элементов винтового домкрата.
Реечный домкрат
Он состоит из корпуса /(рис. 1), в котором по направляющим перемещается рейка 2, имеющая поворотнуюголовку 3 и лапу 4, Рейка с грузом поднимается или опускается вращениемрукоятки 5 через зубчатые передачи 6. Для безопасной работы домкрат оборудовангрузоупорным тормозом, который действует следующим образом. Вал 7 и зубчатоеколесо 8 имеют винтовую нарезку. Между торцевыми поверхностями втулки ирукоятки расположено храповое колесо 9 с собачкой. При подъеме груза рукояткаперемещается по резьбе влево, заклинивает храповое колесо и через зубчатуюпередачу выдвигает рейку вверх, поднимая груз. По окончании подъема груза валрукоятки фиксируется собачкой храпового колеса, препятствующей вращению вала вобратную сторону. При опускании груза рукоятка вращается в обратную сторону иодновременно перемещается по резьбе вправо, освобождая храповое колесо. Поддействием момента от силы тяжести груза через зубчатую передачу втулказубчатого колеса ввинчивается в рукоятку, зажимает храповое колесо ипрепятствует свободному падению груза.
/>
Рис. 1. Реечный домкрат: а- общий вид; б — грузоупорный тормоз.
Процесс опускания грузасостоит из чередующихся падений и остановок. В отрегулированном тормозе(минимальном зазоре между храповиком и рукояткой) неравномерность опусканиягруза практически не ощущается. Усилие Р.на рукоятке при подъеме груза 0(Н)определяется из уравнения моментов относительно оси шестерни, связанной срейкой:
/>
где /> - диаметр начальнойокружности шестерни, м; /> - длинарукоятки, м; /> -общее передаточное числозубчатой передачи; />= 0,65...0.85 — КПД передачи.
При ручном приводе икратковременной работе усилие на рукоятке допускается не более 200 Н, а принепрерывной — не более 80 Н. Грузоподъемность реечных домкратов — до 6 т., высотаподъема — до 0,6 м.
Винтовой домкрат
Он состоит из корпуса 1(рис. 2) с бронзовой гайкой 8, винта 2 с прямоугольной или трапецеидальнойрезьбой, грузовой головки 3 и рукоятки 6 с трещоткой. Рукоятка свободно надетана круглую часть винта. Трещотка представляет собой колесо 4 с зубьями, надетоена квадратную часть винта, и собачку 7, В зависимости от направления винтасобачку поворачивают на оси 5 в одно из крайних положений, где собачкаудерживается стопором 9 с пружиной 10. Винтовые домкраты не требуютдополнительных устройств для удержания груза, так как винтовая пара (винт — гайка) — самотормозящаяся. В самотормозящихся передачах( угол подъёма винтовойлинии К меньше угла трения р) (обычно 4...6). Это одновременно является инедостатком таких передач, так как у них КПД всегда меньше 0,5.Грузоподъёмность винтовых домкратов — до 50 т., высота подъёма до 0,35 м. Пригрузоподъёмности более 20 т. усилие на рукоятке становится значительным ипоэтому рукоятка с трещоткой заменяется червячной передачей, а ручной привод — машинным.
Усилие Р(Н) на рукояткепри ручном вращении винта, нагруженного силой Q(H) при среднем радиусе винта г,длине рукоятки R и КПД домкрата /> определяетсяиз выражения:
/>
/>
Гидравлический домкрат
Домкрат (рис.3) состоитиз цилиндра 6, являющегося одновременно его корпусом, поршня 5, насоса 1,всасывающего 3, нагнетательного 4 и спускного 7 клапанов. При ручном приводенасос и бак 2 с жидкостью объединены с корпусом домкрата.
Рабочей жидкостью служитминеральное масло или незамерзающая смесь (вода, смешанная со спиртом илиглицерином). Рукояткой 8 плунжеру насоса сообщается возвратно — поступательноедвижение. При движении плунжера вправо цилиндр насоса через всасывающий клапанзаполняется жидкостью, а при движении влево жидкость под давлением через нагнетательныйклапан поступает под поршень основного цилиндра.
Усилие на рукоятке (Р),необходимое для подъёма груза Q (рис. 3, а). Из формулы следует, что выигрыш всиле пропорционален соотношению квадратов диаметров поршней и плеч рукоятки.Гидравлические домкраты с ручным приводом имеют грузоподъемность до 200 т., ивысоту подъема до 0,18 — 0.2 м. При машинном приводе жидкость в цилиндрдомкрата подается от отдельного гидравлического насоса, а грузоподъемностьодиночного домкрата может достигать 500 т. при машинном приводе несколькодомкратов могут быть приведены в действие от одной насосной станции иосуществлять подъем крупных сооружений.
Для натяжения стержнейили канатов при монтаже предварительно напряженных конструкций применяюттянущие домкраты (рис. 3, б). Такой домкрат состоит из цилиндра 11, штока 10 споршнем 12, стоики 13 и упорной плиты 14. на конце штока имеется гайка 9 длясоединения его со стержнем. Домкрат закрепляют в стойке, служащей упором. Приподаче масла в домкрат шток вместе с поршнем перемещается, производя натяжениестержня. Тянущие домкраты развивают усилие 630 и 1000 кН при ходе штока 315 и400 мм., и работают от насосной станции с рабочим давлением 40 Мпа.
/>
Рис. 3. Гидравлическийдомкрат: а — с ручным приводом; б — тянущий для натяжения стержней.
Расчетные зависимостидля винтового домкрата
домкратмонтажный груз сооружение
Винтовой домкрат(изображенный на рис.4), состоит из стального корпуса 1 с заделанной гайкой 5,в которую входит винт 2 домкрата. Для вращения винта имеется рычаг 4 стрещоткой (на рис.4 отсутствует), позволяющей работать домкратом в стесненныхусловиях. Вращение винта может производиться также при помощи ломика,вставляемого в отверстие головки 3. Винт домкрата имеет трапецеидальную илипрямоугольную мелкую резьбу. Чем меньше ее шаг, тем больше подъемная силадомкрата.
Важнейшим достоинствомвинтового домкрата является свойство самоторможения, которое заключается в том,что под действием груза домкрат сам не опускается. Оно объясняется тем, чтоугол подъема винтовой линии меньше угла трения, т.е. меньше того угла, прикотором груз, положенный на наклонную плоскость (которую и представляет собойвинтовая линия), начинает скользить по ней под влиянием собственного веса.
Зависимость усилия Qразвиваемого домкратом, от усилия Р, прилагаемого к рукоятке рычага,определяется по формуле:
/>
где Q — усилие, развиваемоедомкратом, в Н;
Р — усилие на рукоятке, вН;
/> - длина рычага, в мм;
t — шаг резьбы, в мм;
/> — коэффициент полезного действия.
Формула полученная изпредположения о равенстве работ силы, приложенной к рукоятке рычага домкрата, исилы, развиваемой его винтом.
В винтовых домкратахкоэффициент полезного действия:
/>
где а — угол подъемавинтовой линии резьбы;
р — угол трения междуматериалом винта и материалом гайки.
При подъеме винтадомкрата работает на сжатие от веса поднимаемого груза и на кручение от силтрения, возникающих между винтом и гайкой.
Сжимающее напряжение отосевой нагрузки в винте определяется формулой:
/> Н/мм
где Q — вес поднимаемогогруза, в Н;
/> - внутренний диаметр винта, в мм.
/>
Скручивающие напряженияот крутящего момента определяются по формуле:
/> Н/мм
/> - момент сопротивления кручению.
/>
Где /> — крутящий момент,определяемый по формуле:
/> />=Р1,
где /> — средний диаметр винта(см. рис.4), в мм.
Суммарное (эквивалентное)напряжение в винте от действия сжимающих и скалывающих (скручивающих)определится по формуле:
/>
Грузовые винты, какправили, имеют угол подъема винтовой линии резьбы />,угол трения /> (соответствуеткоэффициенту трения 0,1) и средний диаметр />,при которых после преобразований расчетное уравнение для винта имеет вид:
/>,
где /> - коэффициент продольногоизгиба принимается из таблицы в
зависимости от гибкостивинта.
Винты домкратарассчитываются только на сжатие от веса груза Q, а наличие скручиванияучитывается коэффициентом 1,25.
Наружный диаметр винта dопределяется по формуле:
/>,
где а — глубина нарезки,обычно:
/>мм;
t — шаг резьбы.
/>мм
Высота гайки домкратаопределяется из условия прочности резьбы гайки и винта на срез и изгиб, а такжепо величине среднего удельного давления между витками винта и гайки.
Удельное давление навиток определяется по формуле:
/>Н/мм
где /> - площадь поверхностисоприкосновения винта с гайкой, в ММ ;
z — число витков резьбыгайки.
Из условия ограничениядопускаемого давления необходимое число витков определяется по формуле:
/>.
Из условия прочностивитков гайки на срез:
/>,
где b — ширина виткарезьбы.
/>мм
Число витков zопределяется по обеим формулам и для дальнейшего расчета принимается наибольшимиз них. Высота гайки определяется по формуле:
/>
где t — шаг резьбы, в мм.
При определении размероввинта по условиям прочности необходимо определить наибольшую высоту подъема поусловиям устойчивости винта (учитывается коэффициентом /> ).
Проверка устойчивостивинта производится по формуле:
/>Н/мм2
где F — площадь сечениявинта, в мм2 .
При определении гибкостивинта и коэффициента
При работе с винтовымии другими домкратами следует выполнять следующие условия:
устанавливать домкратцентрально под грузом, так как винт его рассчитан только на сжатие и принеправильной установке может легко согнуться;
не увеличивать длинурукоятки домкрата с тем, чтобы не развивать силу, большую, чем может выдержатьпоперечное сечение винта;
не работать под грузом,удерживаемым только домкратом — необходимы дополнительные страховочныеподставки.