Проектировочный расчет гайки

Гайки выполняются в виде цилиндрических втулок, которые запрессовываются или ввинчиваются в подвижный или неподвижный корпус. В данном случае конструкцию гайки выбираем таким образом, чтобы распределение нагрузки по виткам резьбы было наиболее равномерным.

Рисунок 3.1 – Конструктивная схема установки гаек в корпус

При расчёте резьбы гаек принимается допущение, что осевое усилие распределяется по виткам равномерно, а угол подъёма витков настолько мал, что их можно рассматривать в виде плоских круговых колец. В гайке рассчитывают витки резьбы (на изгиб, срез и удельное давление), основные её размеры, а также отдельные элементы (упорный буртик, фиксирующие детали и др.).

Определяем число витков гайки из уравнения износостойкости витка по условию невыдавливания смазки:

.

(3.1)

Принимаем количество витков , поскольку при меньшем количестве витков ухудшается центровка винта.

Предварительная высота гайки:

.

(3.2)

Уточняем высоту гайки:

.

(3.3)

Тело гайки подвергается кручению и сжатию. Наружный диаметр тела гайки определяется из условия прочности:

,

(3.4)

где – коэффициент, учитывающий скручивание тела гайки;

– допускаемое напряжение сжатия или растяжения для бронзы.

Отсюда:

.

(3.5)

Поскольку толщина стенки гайки по расчету оказалась малой, то наружный диаметр гайки назначаем конструктивно:

.

(3.6)

Окончательно принимаем: .

Проверочный расчет гайки

Витки резьбы испытывают деформацию изгиба и среза по цилиндрическому сечению (рис.3.2) и деформацию смятия по поверхности .

Рисунок 3.2 – Виток резьбы с размерами

Расчет производим по изгибным напряжениям, поскольку их величина больше, чем напряжения смятия или среза.

Погонно-распределенный момент у основания витка (рис. 3.3), момент сопротивления витка шириной в 1 см .

Прочность витка на изгиб определяется из неравенства:

,

(3.7)

где – высота витка в среднем сечении;

– ширина в основании.

Рисунок 3.3 – Схема витка резьбы при расчете на изгиб

Допускаемые напряжения для бронзы примем равными:

.

(3.8)

Проверка на изгиб выполняется:

.

(3.9)

Расчет заплечика гайки

Размер заплечика определяем из условия смятия материала гайки под действием силы :

,

(3.10)

Допускаемые напряжения для бронзы примем равными:

.

(3.11)

Отсюда:

.

(3.12)

Из конструктивных соображений принимаем .

Высоту заплечика определяем из условия изгиба под действием нагрузки , без учета запрессовки и трения на поверхности гайки:

,

(3.13)

Отсюда:

.

(3.14)

Из конструктивных соображений принимаем .