螺旋千斤頂設計基于proe的螺旋千斤頂的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，通常用于輕載或精度 要求低的場合，為使受力分布均勻，螺紋工作圈數不宜過多，宜取 248。=～ 。 對于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可取 248。=～ ； 傳動精度高或要求壽命長時，允許 248。=4。 根據公式計算出螺紋中徑 d2 后，按國家標準選取螺紋的公稱直徑 d 和螺距 P。 由于旋合各圈螺紋牙受力不均，故 z 不宜大于 10。 螺母螺紋牙的強度計算 螺紋牙多發生剪切與彎曲破壞。由于一般情況下螺母材料的強度比螺桿低，因此只需校核螺母螺紋牙的強度。假設載荷集中作用在螺紋中徑上，可將螺母螺紋牙視為大徑 D處展開的懸臂梁（圖 24），螺紋牙根部 aa 處的彎曲強度校核公式為 ? ?bb zDbFh ??? ?? 2/3 (211) 剪切強度校核公式為 11 ? ???? ?? DbzF / (212) 式中， F、 h、 z 同式（ 16）； D 為螺母螺紋的大徑 (mm)； b 為螺母螺紋牙根部寬度 (mm)；可由國家標準查得，也可取矩形螺紋 Pb ? ，梯形螺紋 Pb ? ，鋸齒形螺紋 Pb ? ；[σ] 、 [b]、 [τ]分別為螺母螺紋牙的許用彎曲應力和許用切應力 (MPa)，見表 23 表 23 滑動螺旋副材料的許用應力 項目 許用應力 / MPa 鋼制螺桿 [σ]=σS/3~5 σS 為材料的屈服極限 / MPa 螺母 材料 許用彎曲應力 [σb] 許用切應力 [τ] 青銅 40~60 30~40 耐磨鑄鐵 50~60 40 鑄鐵 45~55 40 鋼 （ ~） [σ] [σ] 若螺桿與螺母的材料相同，由于螺桿螺紋的小徑 d1 小于螺母螺紋的大徑 D，故應校核螺桿螺紋牙的強度，這時公式中的 D 應改為 d1。 螺桿強度校核 螺桿受軸向力 F 及轉矩 T 的作用，危險截面上受拉（壓）應力 σ 和扭轉切應力 τ。根據第四強度理論， τ螺桿危險截面的強度校核公式為 ? ? ? ? ? ??????? ????? 23122122 16//3/43 dTdFca (213) 式中， d1 為螺桿螺紋的小徑（ mm）； [σ]為螺桿材料的許用應力（ MPa），見表 23； T為螺桿所受轉矩 (Nm)； 可 由 公式計算 ? ? 2/ta n2 ?? ?? FdT 。 螺桿穩定性校核 對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向力 F 超過某一臨界載荷 FC 時，螺桿可能會突然產生側向彎曲而喪失穩定。因此，對細長螺紋應進行穩定性校核。螺桿的穩定性條件為 SFFC ?/ (214) 式中， S 為穩定性安全系數，對于傳力螺旋取 S=～ 5；對于傳導螺旋取 S=～ 4；對于精密螺桿或水平螺桿取 S4。 12 臨界載荷 FC 與螺桿的柔度 γ 及材料有關，根據 iL/??? 的大小選用不同的公式計算。 當 90~85?? 時，根據歐拉公式計算，即 ? ?2/ LEIFc ??? (215) 式中， FC 為臨界載荷（ N）； E為螺桿材料的彈性模 量（ MPa），對于鋼 MpaE ?? ；I 為危險截面的慣性矩（ mm4）， 64/41dI ?? ， d1 為螺桿螺紋內徑 (mm)； μ 為長度系數，與螺桿端部結構有關； L 為螺桿最大受力長度 (mm)； i 為螺桿危險截面的慣性半徑 (mm)，4//4 121 ddIi ?? ? 當 γ85～ 90 時；對 σb≥380MPa 的碳素鋼（如 Q23 Q275） ? ? 4/ 21dF c ???? (216) 當 γ85～ 90 時，對 σb≥470MPa 的優質碳素鋼（如 Q35 45） ? ? 4/ 21dF c ???? (217) 當 γ40 時，無需進行穩定性計算。 表 24 長度系數 μ 螺桿端部結構 μ 兩端固定 一端固定，一端不完全固定 一端固定，一端自由（如千斤頂） 2 一端固定，一端鉸支（如壓力機） 兩端鉸支（如傳導螺桿） 1 注：用下列辦法確定螺桿端部的支撐 情況： 采用滑動支承時： lo 為支承長度， do 為支承孔直徑， lo/do 鉸支； lo/do=～ 3 不完全固定； lo/do3 固定。 采用滾動支承時： 只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。 13 自鎖性校核 對于要求自鎖的螺旋傳動，應校核是否滿足自鎖條件，即 vv ??? arctan?? (218) 式中， ?ν為螺紋副的當量摩擦系數，見表 25 表 25 螺旋傳動螺旋副的當 量摩擦系數 ?ν（定期潤滑） 螺旋副材料 鋼和青銅 鋼和耐磨鑄鐵 鋼和鑄鐵 鋼和鋼 淬火鋼和青銅 ?ν ～ ～ ～ ～ ～ 14 第三章 千斤頂的工作原理及設計 千斤頂的概述 千斤頂是一種起重高度小 (小于 1ｍ )的最簡單的起重設備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費力，一般只用于機械維修工作，在修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結構緊湊，工作平穩，有自 鎖作用，故使用廣泛。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。 液壓千斤頂分為通用和專用兩類。 專用液壓千斤頂使專用的張拉機具，在制作預應力混凝土構件時，對預應力鋼筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。 穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞及彈簧等部分組成。它的特點是：沿拉伸機軸心有一穿心孔道，鋼筋 (或鋼絲 )穿入后由尾部的工具錨固。 千斤頂主要用于廠礦、交通運輸等部門作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結構輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤 頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內頂升重物的輕小起重設備。千斤頂按工作原理分為： (1) 螺旋千斤頂：采用螺桿或由螺桿推動的升降托杯作為剛性頂舉件的千斤頂。 (2) 齒條千斤頂：采用齒條作為剛性頂舉件的千斤頂。 (3) 油壓千斤頂：采用柱塞或液壓缸作為剛性頂舉件的千斤頂。 千斤頂已實施出口產品質量許可制度，未取得和質量許可證的產品不準出口。 千斤頂的種類和規格 油壓千斤頂的結構、用途 油壓千斤頂按其結構、用途分為如下兩種： ① 立式螺紋連接結構的 油壓千斤頂，其代號的表征字母為 qyl。 ② 立臥兩用油壓千斤頂，其代號的表征字母為 qw。 第一位為型式代號， qyl、 qw。 第二位為額定起重量， t。 第三位為行程代號， g：表示高行程； d：表示低行程；普通型無表示。 油壓千斤頂的基本參數應符合表 31 中規定。 15 表 31 油壓千斤頂基本參數 型號 額 定 起 重 量 最 低 高 度 h 起 升 高 度 h1 ≥ 調 整 高 度 h2 ≥ 活 塞 直 徑 泵 心 直 徑 起 升 進 程 ① ≥ 手 柄 長 度 公 稱 壓 力 手 柄 ② 操 作 力 ≤ 活 塞 桿 壓 下 力 ≤ 凈 重 ③ t mm mpa n kg 158 90 60 24 50 450 330 220 195 125 30 32 550 qyl5g 5 232 160 80 36 12 22 620 qyl5d 200 125 22 qyl8 8 236 160 24 16 700 qyl10 10 240 45 14 730 245 50 12 11 850 qyl16 16 250 56 9 qyl20 20 280 180 － 60 1000 445 qyl32 32 285 75 6 qyl50 50 300 90 4 qyl71 71 320 110 18 3(快進 )10 qw100 100 360 200 － 140 950 350x2 785 120 qw200 200 400 190 250 16 螺旋千斤頂的規格 螺旋千斤頂 按其結構和使用場所分為： ① 普通型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 ql。 ② 普通高型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 qlg。 ③ 普通低型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 qld。 ④ 鉤式螺旋千斤頂 ,其代號的表征字母為 qlg。 ⑤ 剪式螺旋千斤頂 ,其代號的表征字母為 qlj。 ⑥ 自落式螺旋千斤頂 ,其代號的表征字母為 qlz。 螺旋千斤頂的基本參數應符合表 32 中的規定。 千 斤頂的工作原理 螺旋千斤頂是通過往復扳動手柄，旋轉桿帶動螺母、使舉重螺桿旋轉，從而使升降托杯獲得起升或下降，而達到起重拉力的功能。 表 32 螺旋千斤頂技術參數 型號 額定起重量 gn 最低高度h≤ 起升高度h1≥ 手柄作用力 ≤ 手柄長度 ≈ 自重 ≈ t mm mm n mm kg 110 180 120 150 qlj1 1 3 200 200 ql2 2 170 180 80 300 5 200 110 100 500 6 160 50 5 ql5 5 250 130 160 600 qld5 5 180 65 7 qlg5 5 270 130 11 ql8 8 260 140 200 800 10 ql10 10 280 150 250 800 11 17 qld10 10 200 75 10 qlg10 10 310 130 15 ql16 16 320 180 400 1000 17 qld16 16 225 90 15 qlg16 16 445 200 19 qlg16 16 370 180 20 ql20 20 325 180 500 1000 18 qlg20 20 445 300 20 ql32 32 395 200 650 1400 27 qld32 32 320 180 24 (qlg36) 36 470 200 710 1400 82 ql50 50 452 250 510 1000 56 qld50 50 330 150 52 第二位為螺旋千斤頂的型式第三位為額定起重量， t；型式特征代號 (普通型無表示 )。 千斤頂的設計 圖 31 螺旋千斤頂 18 螺旋千斤頂各部分功用： 托杯：直接承載重物。 手柄： 外力施加位置，向螺 旋傳動施加動力 螺桿： 通過螺旋傳動上下直線運動，使重物上升 螺母： 固定在底座上，通過螺旋傳動使螺桿上下運動 底座： 支撐螺母，為舉起重物提供平穩條件 選擇材料 設計螺旋千斤頂，已知軸向載荷 F=100000N，起重高度為 h=200mm，方案圖 31 所示。 由于滑動螺旋傳動中的