Розрахунок домкратів
Федеральне агентство з освіти РФ
Кафедра СДМ та О
Лабораторна робота №1
ст.групи СДМ 06-2 C.М. Рябчиків
викладач О.Ю. Кулаков
Домкрати зазвичай призначаються для підйому вантажів на невелику висоту і знаходять широке застосування на монтажних роботах при підйомах та вивірянні як окремих частин, так і цілих споруд. Домкрат встановлюють під вантажем і впирають у нього висувною частиною. Висота робочого ходу домкрата невелика, тому підйом вантажу на висоту, що перевищує хід домкрата, виробляють кілька прийомів. У цих випадках під вантаж підкладають. наприклад шпальні клітини, або окремі бруси чи дошки. Швидкість підйому домкратами незначна.
Домкрати випускаються з різною вантажопідйомністю - від 0.5 до 300 т і здебільшого мають ручний привід.
За конструкцією домкрати поділяються на рейкові (рис.1), гвинтові (рис.2) та гідравлічні (рис.3). Метою цієї роботи є вивчення пристрою, принципу роботи домкратів та розрахунку елементів гвинтового домкрата.
Він складається з корпусу / (рис. 1), в якому по напрямних переміщається рейка 2, що має поворотну головку 3 і лапу 4, Рейка з вантажем піднімається або опускається обертанням рукоятки 5 через зубчасті передачі 6. Для безпечної роботи домкрат обладнаний вантажостійким гальмом, який діє наступним чином. Вал 7 та зубчасте колесо 8 мають гвинтову нарізку. Між торцевими поверхнями втулки та рукоятки розташоване храпове колесо 9 із собачкою. При підйомі вантажу рукоятка переміщається по різьбленню вліво, заклинює храпове колесо і через зубчасту передачу висуває рейку вгору, піднімаючи вантаж. Після закінчення підйому вантажу вал рукоятки фіксується собачкою храпового колеса,що перешкоджає обертанню валу у зворотний бік. При опусканні вантажу рукоятка обертається у зворотний бік і одночасно переміщається різьбленням праворуч, звільняючи храпове колесо. Під дією моменту від сили тяжіння вантажу через зубчасту передачу втулка зубчастого колеса вкручується в рукоятку, затискає колесо хропіння і перешкоджає вільному падінню вантажу.
Мал. 1. Рейковий домкрат: а - загальний вигляд; б - вантажостійке гальмо.
Процес опускання вантажу складається з падінь і зупинок, що чергуються. У відрегульованому гальмі (мінімальному зазорі між храповиком та рукояткою) нерівномірність опускання вантажу практично не відчувається. Зусилля Р на рукоятці при підйомі вантажу 0(Н) визначається з рівняння моментів щодо осі шестерні, пов'язаної з рейкою:
При ручному приводі та короткочасній роботі зусилля на рукоятці допускається не більше 200 Н, а при безперервній – не більше 80 Н. Вантажопідйомність рейкових домкратів – до 6 т., висота підйому – до 0,6 м.
Він складається з корпусу 1 (рис. 2) з бронзовою гайкою 8, гвинта 2 з прямокутним або трапецеїдальним різьбленням, вантажної головки 3 і рукоятки 6 з тріскачкою. Рукоятка вільно одягнена на круглу частину гвинта. Тріскачка являє собою колесо 4 з зубами, надіте на квадратну частину гвинта, і собачку 7, Залежно від напрямку гвинта собачку повертають на осі 5 в одне з крайніх положень, де собачка утримується стопором 9 з пружиною 10. Гвинтові домкрати не вимагають додаткових пристроїв утримання вантажу, оскільки гвинтова пара (гвинт - гайка) - самогальмується. У передачах, що самогальмуються (кут підйому гвинтової лінії До менше кута тертя р) (зазвичай 4. 6). Це одночасно є і недоліком таких передач, тому що у них ККД завжди менше 0,5. Вантажопідйомність гвинтовихдомкратів - до 50 т., Висота підйому до 0,35 м. При вантажопідйомності більше 20 т. зусилля на рукоятці стає значним і тому рукоятка з тріскачкою замінюється черв'ячною передачею, а ручний привід - машинним.
Зусилля Р(Н) на рукоятці при ручному обертанні гвинта, навантаженого силою Q(H) при середньому радіусі гвинта г, довжині рукоятки R і ККД домкрата
Домкрат (рис.3) складається з циліндра 6, що є одночасно його корпусом, поршня 5, насоса 1, 3 всмоктувального, нагнітального 4 і спускного 7 клапанів. При ручному приводі насос і 2 бак з рідиною об'єднані з корпусом домкрата.
Робочою рідиною служить мінеральне масло або суміш, що незамерзає (вода, змішана зі спиртом або гліцерином). Рукояткою 8 плунжеру насоса повідомляється зворотно - поступальний рух. При русі плунжера вправо циліндр насоса через клапан, що всмоктує, заповнюється рідиною, а при русі вліво рідина під тиском через нагнітальний клапан надходить під поршень основного циліндра.
Зусилля на рукоятці (Р), необхідне підйому вантажу Q (рис. 3, а). З формули випливає, що виграш у силі пропорційний співвідношенню квадратів діаметрів поршнів та плечей рукоятки. Гідравлічні домкрати з ручним приводом мають вантажопідйомність до 200 т., і висоту підйому до 0,18 - 0.2 м. При машинному приводі рідина в циліндр домкрата подається від окремого гідравлічного насоса, а вантажопідйомність одиночного домкрата може досягати 500 т. можуть бути приведені в дію від однієї насосної станції та здійснювати підйом великих споруд.
Для натягу стрижнів або канатів при монтажі попередньо напружених конструкцій застосовують домкрати, що тягнуть (рис. 3, б). Такий домкрат складається з циліндра 11, штока 10 споршнем 12, стоїки 13 і наполегливої плити 14. на кінці штока є гайка 9 для з'єднання його зі стрижнем. Домкрат закріплюють у стійці, що слугує упором. При подачі олії в домкрат шток разом із поршнем переміщається, роблячи натяг стрижня. Домкрати, що тягнуть, розвивають зусилля 630 і 1000 кН при ході штока 315 і 400 мм., і працюють від насосної станції з робочим тиском 40 Мпа.
Мал. 3. Гідравлічний домкрат: а – з ручним приводом; б - тягне для натягу стрижнів.
Розрахункові залежності для гвинтового домкрата
домкрат монтажний вантаж споруда
Гвинтовий домкрат (зображений на рис.4) складається зі сталевого корпусу 1 з заробленою гайкою 5, в яку входить гвинт 2 домкрата. Для обертання гвинта є важіль 4 з тріскачкою (на рис.4 відсутня), що дозволяє працювати домкратом у обмежених умовах. Обертання гвинта може здійснюватися також за допомогою ломика, що вставляється в отвір головки 3. Гвинт домкрата має трапецеїдальне або прямокутне дрібне різьблення. Чим менший її крок, тим більша підйомна сила домкрата.
Найважливішою перевагою гвинтового домкрата є властивість самогальмування, яке полягає в тому, що під дією вантажу домкрат сам не опускається. Воно пояснюється лише тим, що кут підйому гвинтової лінії менше кута тертя, тобто. менше того кута, при якому вантаж, покладений на похилу площину (яку і є гвинтовою лінією), починає ковзати по ній під впливом власної ваги.
Залежність зусилля Q, що розвивається домкратом, від зусилля Р, що додається до рукоятки важеля, визначається за формулою:
де Q - зусилля, що розвивається домкратом, Н;
Р - зусилля на рукоятці, Н;
t - крок різьблення, мм;
Формула, отримана з припущення про рівність робіт сили,прикладеної до рукоятки важеля домкрата, та сили, що розвивається його гвинтом.
У гвинтових домкратах коефіцієнт корисної дії:
де а - кут підйому гвинтової лінії різьблення;
р - кут тертя між матеріалом гвинта та матеріалом гайки.
При підйомі гвинта домкрата працює на стиск від ваги вантажу, що піднімається, і на кручення від сил тертя, що виникають між гвинтом і гайкою.
Стискаюча напруга від осьового навантаження у гвинті визначається формулою:
де Q - вага вантажу, що піднімається, в Н;
Скручують напруги від крутного моменту визначаються за формулою: