Оборудование и принадлежности. 2. Штангенциркуль ШЦ-II.

 

1. Стенд.

2. Штангенциркуль ШЦ-II.

3. Линейка металлическая.

 

Теоретические положения

 

    Винтовые механизмы     предназначены для преобразования

вращательного движения в поступательное. Для обратного преобразования эти механизмы применяют редко. Такое преобразование возможно при углах подъема резьбы, превышающих угол трения. 

По назначению винтовые механизмы делятся на: силовые и кинематические. 

Применяют следующие виды резьб: 

- Метрическая

Используется в кинематических передачах

 Трапецеидальная

Имеет более высокий КПД чем метрическая

- Упорная 

Используется для тяжело нагруженных механизмов с осевыми нагрузками действующими в одном направлении.

Прямоугольная

Применяется в оптико-механических приборах. Она не стандартна и не обеспечивает взаимного центрирования деталей, технологически более трудоемка.

- Круглая

Применяется в специальных случаях, к примеру в цоколях электрических ламп.

Рисунок 8.1 - Виды резьб

Достоинства:  

+ преобразование быстрого вращательного движения ведущего элемента в медленное прямолинейное движение ведомого элемента;

+ преобразование малого момента на ведущем звене в значительное усилие на перемещающемся линейном элементе;

+ реализация явления самоторможения;

+ простота конструкции, компактность, надежность.

  Недостатки:

- большие потери на трение, малый КПД;

- значительный износ деталей;

 - погрешность мертвого хода.

 

Виды винтовых механизмов

 

Возможны 6 видов кинематических схем.

	Гайка неподвижна – винт вращается и движется поступательно. Этот вид винтового механизма дает наибольшую точность.	Микрометрические устройства фокусировки объективов. Применяются при малых ходах (25-50 мм).
	Аналогично первой схеме, только звено а имеет независимые на- правляющие	Юстировочные        уст- ройства, перемещение стола в микроскопах
	Винт вращается, гайка имеет поступательное движение. Точность ниже, конструкция сложнее.	Механизмы для перемещения кареток, суппортов станков, т.е. при больших линейных перемещениях
	Гайка вращается, винт движется поступательно.	Механизмы для сравнительно грубых перемещений. Настройка бинокля на резкость
	Гайка совершает оба движения, винт неподвижен.	Устройства для грубых перемещений.
	Гайка 3 совмещена со стойкой, гайка 2 перемещается поступательно относительно стойки, винт вращается	Дифференциальный винтовой механизм. Используется устройство для малых перемещений. Он состоит из 2х соосных винтов с различными шагами резьбы. В этом случае
	Винт 1 совершает вращательное движение, а гайки 2 и 3 поступательное движение	Интегральный винтовой механизм используется как устройство для больших перемещений. Он состоит из двух соосных винтов с двумя резьбами в разных направлениях (левая и правая).

 

В некоторых приборах используют обращенные схемы 1-4. Возможно при угле подъема резьбы превышающей угол трения (фотоаппараты и т.д.).

Для схем 1-5 функция перемещения винтовой передачи при повороте входного звена на угол   

,

где t – ход, t=z·p;

 z – число заходов резьбы (не более 4-х);

  p – шаг резьбы.

В дифференциальной винтовой передаче функция перемещения l .

Как следует из формулы, дифференциальная винтовая передача обеспечивает малые линейные перемещения, меньше чем у стандартных метрических резьб. Поэтому, применение дифференциальных винтовых передач могут быть менее предпочтительным, чем уменьшение шага резьбы. В интегральной винтовой передаче функция перемещения l:

В такой передаче при большом угле поворота винта можно получить увеличение осевого смещения гайки.

 

Кинематика винтовых механизмов

Винтовые механизмы имеют две группы первичных ошибок:

1) Погрешность резьбы – которая складывается:

- погрешность шага (периодические – повторяющиеся при каждом обороте; накопленные – появляющиеся на некоторой длине хода винта) основные ошибки;

- погрешность угла профиля (влияет в основном на износ резьбы и плавность хода);

- погрешность среднего диаметра (влияет на мертвый ход и на износ). 

2) Погрешность направления движения винта:

- приводит к прогибу винта (при длинных винтах и малых диаметрах), появлению упругого мертвого хода, неплавности работы механизма. Биение торца винта устраняется использованием сферического наконечника на торце.

 

Рисунок 8.2 - Погрешность винта

 

Из-за погрешности изготовления винта и гайки линейное перемещение l гайки не пропорционально углу поворота  винта (рис. 8.2), следовательно, передаточное отношение винтовых передач не постоянно.

Δ i – изменение мгновенного передаточного отношения,

  Δ i  – изменение передаточного отношения за целое число оборотов.

Для компенсации вышеуказанных ошибок применяются коррекционные линейки, показанные на рис. 8.3: 1 – гайка; 2 – штанг; 3 – коррекционная линейка.

 

 

Рисунок 8.3 - Устройство компенсации погрешности винта

 

Материалы винта и гайки должны быть износостойкими и образовывать антифрикционную пару для уменьшения коэффициента трения. Винты, не   подвергаемые закалке, изготавливают из сталей 45, 50, У10, подвергаемые закалке 65 Г, 40Х. В качестве материала гаек применяют оловянистые бронзы БрОФ 10-1 и др.

 

Мертвый ход винтовых передач

Зазоры по сопрягаемым поверхностям винта и гайки приводят к мертвому ходу передачи, когда при изменении направления движения поступательное перемещение гайки начнется только после поворота винта на угол соответствующий выборке зазора.

,

  где Δ S _oc – нормальная составляющая зазора.

 

 

Рисунок 8.4 - Зазор в передаче «винт-гайка»

 

Различают два способа выборки зазора:

Радиальное и осевое смещение витков гайки относительно винта. При радиальном способе обеспечивается сжатие гайки в поперечном направлении относительно винта, а при осевом в осевом направлении.

 

Устройства выборки осевой составляющей зазора

Выборка осевого зазора может осуществляется сближением гаек как друг к другу, так и разводом их в разные стороны (рис.8.5).

     

 

Рисунок 8.5 - Способы устранения осевой составляющей зазора

 

Достоинство: простота.   

Недостаток: перекос резьбы, ведет к повышенному износу как винта так и гайки.

 

Устройства выборки радиальной составляющей зазора

Рисунок 8.6 - Конструкции выборки радиальной составляющей зазора

Клеммовые.

Достоинство: простота конструкции.

Недостаток:  деформация рабочих поверхностей, следовательно, концентрация     в нескольких         зонах, следовательно повышенный   износ.  

    Цанговые.

    Достоинство: более равномерное обжатие винта за    счет лепестков (3,4,6) равномерный износ.

     Недостаток: сложность нарезания конической резьбы.

 

Порядок выполнения работы

1.  Перед выполнением работы получить у инженера или преподавателя принадлежности к работе и установку.

2. Ознакомиться с принципом работы лабораторной установки.

3. Начертить схему установки.

4. Измерить геометрические параметры винтового механизма.

5. Определить скорость перемещения гайки при заданной преподавателем частоте вращения винта.

 

Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Цели и задачи выполнения работы.

3. Оборудование и принадлежности к работе.

4. Схема установки.

5. Результаты измерений и расчетов.

6. Выводы.

Контрольные вопросы

 

1. Назначение винтовых механизмов.

2. Какие основные конструктивные элементы выделяют в передаче «винт-гайка»?

3. Приведите основные схемы передачи «винт-гайка».

4. Расскажите методику расчета коэффициента трения.

 

 

Используемая литература

 

1. С.Г. Монич, В.Л. Габец. Детали и механизмы приборов. Электронный учебно-методический комплекс для студентов специальности 1-38 01 01 Механические и электромеханические приборы и аппараты. Минск. – БНТУ. – 2017.

2. М.Н. Иванов «Детали машин», М. Высшая школа, 2002г.

3. О.П. Леликов «Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин», конспект лекций. М. Машиностроение, 2002г.

4. Д.В. Чернилевский «Детали машин – проектирование приводов технологического оборудования», М. Машиностроение, 2002г.

5. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов «Детали машин – курсовое проектирование», М. Высшая школа, 2002г.

6. А.В. Ерогин и др. «Детали машин и основы конструирования» Учебное пособие, М. Колос, 2004г.