Передача винт-гайка: назначение, достоинства и недостатки, область применения.

Сравнительная оценка передачи трением скольжения с передачей трением качения.

Достоинствами передачи винт—гайка скольжения являются большой выигрыш в силе, высокая точность перемещений, ма­лые размеры, возможность обеспечения самоторможения, что позволяет широко использовать ее в грузоподъемных меха­низмах, например в винтовых домкратах, в механизмах подач станков и приводах роботов, а также в измерительных и регулировочных механизмах. Достоинства передачи винт-гайка качения — сравнительно высокий КПД, высокая жесткость (с предварительным натягом полугаек), малый из­нос в сравнении с передачами скольжения.

К недостаткам передачи винт-гайка скольжения следует отнести низкий КПД в передачах скольжения, невозможность получе­ния больших скоростей поступательного движения.

Недостатком передачи винт-гайка качения является сложность и дороговизна изготовле­ния.

 

Основные параметры и типы резьб, применяемые в резьбовых передачах.

Чтобы увеличить КПД в передачах применяют трапецеидальные и упорные резьбы

Трапецеидальная резьба

d – наружный диаметр резьбы винта

d₃ – внутренний диаметр резьбы по впадине

d₂ – средний диаметр

H₁ – рабочая высота профиля

P - шаг

Упорная резьба

d – наружный диаметр резьбы винта

d₃ – внутренний диаметр резьбы по впадине

d₂ – средний диаметр

H₁ – рабочая высота профиля

P - шаг

 

Самоторможение резьбовой передачи.

Сила F_t находится из многоугольника сил, где Ψ— угол подъема винтовой линии; φ — угол трения, равный arctg(f) (f — коэффициент трения). Стрелка показывает направ­ление движения гайки. Из рисунка следует

Окружная сила трения в треугольной резьбе больше, чем в прямоугольной. Если окружная сила трения для витка прямоугольного профиля F_t = Ff, то для витка треугольного про­филя

 

Где , α – угол профиля резьбы; - приведенный коэффициент трения в резьбе.

- приведенный угол трения, тогда

Условие самоторможения резьбы Ψ<φ. Для треугольной метрической резьбы это условие имеет вид Ψ<φ₁, где φ₁ — приведенный угол трения. В реальных резьбовых соединениях это условие выполняется, даже если используется резьба с крупным шагом. Для нее угол подъема Ψ винтовой линии по среднему диаметру резьбы меняется в пределах 2°30'...3°30', а приведенный угол трения φ₁ изменяется в пределах от 6° (при f~0,1) до 16° (при f~ 0,3). Таким образом, все крепежные резьбы самотормозящиеся.

 

Принцип схематизации опор винта в резьбовых передачах при расчете его на устойчивость. Пример такой схематизации.

Такой расчет называется расчет по коэффициенту понижения допускаемого напряжения, в нем применяется принцип схематизаций опор винта, для нахождения коэффициента приведенной длины, который в свою очередь необходим для нахождения коэффициента допускаемого напряжения, сейчас последует расчет.

- A – площадь сечения винта по внутреннему диаметру, [σ]_сж – допустимое напряжение сжатия.

φ – коэффициент понижения допускаемого напряжения, который выбирают по таблице в зависимости от гибкости винта.

- гибкость, где l – длина неопорного участка (за расчетный принимают крайнее положение гайки, когда винт нагружен по максимальной длине).

- радиус инерции сечения, J – момент инерции сечения, , μ – коэффициент приведенной длины, учитывающий способ закрепления концов винта.

 

Передача винт-гайка: назначение, достоинства и недостатки, область применения.

Передача винт—гайка предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. В ней используют пары винт—гайка скольжения или качения.

Достоинствами передачи винт—гайка скольжения являются большой выигрыш в силе, высокая точность перемещений, ма­лые размеры, возможность обеспечения самоторможения, что позволяет широко использовать ее в грузоподъемных меха­низмах, например в винтовых домкратах, в механизмах подач станков и приводах роботов, а также в измерительных и регулировочных механизмах. Достоинства передачи винт-гайка качения — сравнительно высокий КПД, высокая жесткость (с предварительным натягом полугаек), малый из­нос в сравнении с передачами скольжения.

К недостаткам передачи винт-гайка скольжения следует отнести низкий КПД в передачах скольжения, невозможность получе­ния больших скоростей поступательного движения.

Недостатком передачи винт-гайка качения является сложность и дороговизна изготовле­ния.

 

65. Передача винт-гайка скольжения, области применения, пример конструкции, критерии оценки работоспособности. Материалы элементов передач. Вывод зависимости для проектного расчета.

Достоинствами передачи винт—гайка скольжения являются большой выигрыш в силе, высокая точность перемещений, ма­лые размеры, возможность обеспечения самоторможения, что позволяет широко использовать ее в грузоподъемных меха­низмах, например в винтовых домкратах, в механизмах подач станков и приводах роботов, а также в измерительных и регулировочных механизмах.

К недостаткам передачи винт-гайка скольжения следует отнести низкий КПД в передачах скольжения, невозможность получе­ния больших скоростей поступательного движения.

Передачи скольжения до сих пор находят широкое примене­ние вследствие сравнительной простоты конструкции и отрабо­танной технологии получения резь­бы. С целью повышения КПД в пе­редачах винт—гайка скольжения используют резьбы, имеющие пони­женный приведенный коэффициент трения. К ним относят­ся трапецеидальные и упорные резь­бы с углами рабочего про­филя соответственно 15 и 3°. Трапе­цеидальная резьба в основном диа­пазоне диаметров бывает мелкая, средняя и крупная. В передачах ис­пользуют в основном среднюю резь­бу. Мелкую резьбу применяют в ме­ханизмах, где требуется повышенная точность перемещений, например в микрометрах, крупную — когда передача плохо защищена от пы­ли и грязи и подвержена износу. Упорные резьбы применяют, ког­да на передачу действует односто­ронняя нагрузка, например в на­жимных устройствах прокатных станов.

В паре винт—гайка скольжения для повышения износос­тойкости и снижения склонности к заеданию материал одной из деталей должен быть антифрикционным. Поэтому обычно используют стальные винты в сочетании с бронзовыми, реже чугунными гайками. Для изготовления винтов применяют стали 45, 50 улучшенные, стали 65Г, 40Х с закалкой и после­дующей шлифовкой, стали 40ХФА, 18ХГТ с азотированием для уменьшения искажения формы и размеров винтов в ре­зультате закалки. Гайки выполняют из оловянистых бронз, например БрО10Ф1, в менее ответственных конструкциях из безоловянистого сплава ЦАМ 10-5, а при малых скоростях скольжения и нагрузках используют антифрикционный чу­гун.

Основной причиной отказа передач винт-гайка является износ резьбы. Для обеспечения сопротивления изнашиванию ограничивают давление в резьбе

где F – осевая сила, d₂ – средний диаметр резьбы, H₁ – рабочая высота профиля, z=H_г/P – число витков резьбы, приходящаяся на высоту гайки.

Эта формула неудобна для практического использования, т.к. резьбы геометрически подобны, то вводят коэффициенты (рабочей высоты винта) и (высоты гайки).