Изучение конструкции передачи винт-гайка

Скольжения и определение её основных параметров

Цель работы: изучить, назначение, классификацию и особенности конструкции винтовых передач, определить основные параметры исследуемой передачи винт-гайка.

Оборудование и инструменты: лабораторные образцы передач винт-гайка скольжения, линейка, штангенциркуль.

Теоретические основы

Передачи винт-гайка (рис. 8.1) – это механические передачи (или ходовые резьбовые соединения), предназначенные для преобразования вращательного движения в поступательное движение и, значительно реже, наоборот.

Существуют три основные конструктивные схемы передачи:

· при неподвижной гайке вращение винта проводит к его поступательному перемещению вдоль свой оси вращения (рис. 8.1,а);

· при неподвижном винте вращение гайки проводит к её поступательному перемещению вдоль оси винта (рис. 8.1,б);

· при закреплённом от осевых перемещений винте его вращение проводит к поступательному перемещению не вращающейся гайки вдоль оси вращения винта (рис. 8.1,в).

а б в

Рис. 8.1. Конструктивные схемы передачи винт-гайка

По виду трения различают передачи скольжения (рис. 8.2,а) и качения (рис. 8.2,б). В передачах качения между витками резьбы винта и гайки находятся тела качения.

а б

Рис. 8.2. Конструктивные схемы передач винт-гайка

Скорость поступательного перемещения винта (гайки) в передаче равна

, (8.1)

где - круговая частота вращения винта или гайки; - шаг резьбы; - число заходов резьбы.

Связь между вращающим моментом и осевой силой в передаче определяют по формуле

, (8.2)

где - КПД передачи скольжения или передачи качения.

Передачи скольжения отличаются простотой и дешевизной конструкции, имеют отработанную технологию получения резьбы и поэтому сохраняют в настоящее время широкое распространение в машиностроении.

Для повышения КПД этих передач обычно применяют трапецеидальные резьбы (рис. 8.2,а) с углом профиля и пониженным приведённым коэффициентом трения (табл. 8.1).

Таблица 8.1

Геометрические параметры однозаходной трапецеидальной резьбы

(выборка из ГОСТ 24737-81)

,мм
,мм	1,5		2, 3
,мм	0,9	1,25	1,25; 1,75	2,25	2,25	2,75	2,75
Примечания: - номинальный диаметр резьбы (наружный диаметр наружной резьбы винта), - шаг резьбы, - высота профиля наружной резьбы, - внутренний диаметр наружной резьбы, - средний диаметр резьбы, - рабочая высота профиля резьбы.

Пример условного обозначения по ГОСТ 24737-81 правой резьбы при и : Tr 20 x 4. То же, левой резьбы: Tr 20 x 4 LH.

Для снижения коэффициента трения в резьбе также используют винты из улучшенных сталей или закалённых сталей в паре с бронзовыми или чугунными гайками.

Основным видом отказа передачи винт-гайка скольжения является изнашивание витков резьбы. Проверку работоспособности передачи по критерию износостойкости ведут из условия

, (8.3)

где - число рабочих витков резьбы; - высота гайки; - допускаемые значения напряжений, которые принимают равными: для винтовых пар закалённая сталь – бронза, для винтовых пар незакалённая сталь – бронза и для винтовых пар незакалённая сталь – чугун.

Порядок выполнения работы

1. Изучают особенности конструкции исследуемого лабораторного образца передачи винт-гайка скольжения, определяют схему передачи (рис. 8.1) и число заходов резьбы.

2. Используя штангенциркуль и линейку, осуществляют опытные замеры геометрических характеристик , , резьбы винта (рис. 8.2,а) и высоты гайки исследуемой передачи.

3. Уточняют параметры резьбы по табл.8.1 и записывают её условное обозначение по ГОСТ 24738-81.

4. Совершая вручную заданное число N полных оборотов винта (например, N=10), осуществляют опытный замер соответствующего поступательного перемещения S гайки.

5. С учётом (8.1) определяют расчётное значение перемещения и сравнивают полученную величину с экспериментальным значением S.

6. Считая, что винт изготовлен из незакалённой стали, а гайка – из чугуна, рассчитывают с учётом (8.2) и (8.3) максимально возможные значения вращающего момента и осевой силы в исследуемой передаче.

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают расчётные и экспериментальные данные, дают их оценку, сопоставляя с данными учебной литературы [1, 2].

4. Контрольные вопросы

1. Каково назначение передач винт-гайка?

2. Чём различаются различные схемы передач винт-гайка?

3. Какие виды передач винт-гайка являются наиболее широко распространёнными в машиностроении и почему?

4. Какой вид ходовой резьбы обычно используют в передачах винт-гайка, и какова структура её условного обозначения?

5. Какая из геометрических характеристик ходовой резьбы является в соответствии с ГОСТ 24738-81 её номинальным параметром?

6. Как зависит скорость поступательно перемещающегося элемента передачи от числа заходов её резьбы?

7. Какова зависимость осевой силы в передаче винт-гайка от шага её резьбы?

8. Какой из критериев работоспособности является основным для передач винт-гайка скольжения?

9. Какие материалы используют при изготовлении деталей винтовой передачи?

10. Отчего и каким образом зависят допускаемые напряжения, используемые в расчётах передач винт-гайка скольжения?

Лабораторная работа № 9