Вопрос 50. Передача “винт – гайка”. Основные параметры и особенности расчёта.

Передача винт ‑ гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное.

В винтовых механизмах вращение винта или гайки осуществляют обычно с помощью маховика, шестерни и т. п. При этом передаточное отношение условно можно выразить отношением окружного перемещения маховичка к перемещению гайки (винта) :ш

где ‑ диаметр маховичка (шестерни и т. п.);

‑ ход винта.

При малом и сравнительно большом можно получить очень большое i. Например, при = 1 мм и = 200 мм, i = 628.

Зависимость между окружной силой на маховичке и осевой силой Q на гайке (винте) запишем в виде

где ‑ КПД винтовой пары.

При простой и компактной конструкции передачи винт ‑ гайка позволяет получить большой выигрыш в силе или осуществлять медленные и точные перемещения.

Основной недостаток передачи ‑ низкий КПД.

Особенности расчета резьбы винтовых механизмов

Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. В целях уменьшения износа применяют антифрикционные пары материалов (сталь ‑ чугун, сталь ‑ бронза и др.), смазку трущихся поверхностей, малые допускаемые напряжения смятия [ ]. Величина в ходовой резьбе

Для проектного расчета используют формулу:

где

‑ коэффициент высоты гайки

- коэффициент высоты резьбы

После расчета по формуле величину d₂ согласуют со стандартом.

ВОПРОС 51. ВАЛЫ И ОСИ. КЛАССИФИКАЦИЯ. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ.

На валах и осях размещают вращающиеся детали: зубчатые колеса, шкивы, барабаны и т. п. Вал отличается от оси тем, что передает вращающий момент от одной детали к другой, а ось не передает. Вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся или невращающейся.

Различают валы прямые, коленчатые и гибкие.

Наибольшее распространение имеют прямые валы.

Коленчатые валы применяют в поршневых машинах.

Гибкие валы допускают передачу вращения при больших перегибах (например, в зубоврачебных бормашинах).

Коленчатые и гибкие валы относят к специальным деталям и не изучают в настоящем курсе.

По конструкции различают валы и оси гладкие и фасонные или ступенчатые, а также сплошные и полые.

Проектный расчёт валов

Диаметр вала предварительно оценивают из расчета только на кручение при пониженных, допускаемых напряжениях (изгибающий момент пока не известен, так как неизвестны расположение опор и места приложения нагрузок).

или

Напряжения кручения

Обычно принимают:

= (12…15) МПа для редукторных и других аналогичных валов.

ВОПРОС 52. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ НА УСТАЛОСТНУЮ ВЫНОСЛИВОСТЬ.

Расчет на прочность.

В большинстве случаев трудно установить действительный цикл нагрузки машины в условиях эксплуатации. Тогда расчет выполняют условно по номинальной нагрузке, а циклы напряжений принимают ‑ симметричным для напряжений изгиба и отнулевым для напряжений кручения. Выбор отнулевого цикла для напряжений кручения обосновывают тем, что большинство машин работает с переменным крутящим моментом, а знак момента изменяется только у реверсивных машин. Неточность такого приближенного расчета компенсируют при выборе запасов прочности.

Для опасных сечений определяют запасы сопротивления усталости и сравнивают их с допускаемыми. При совместном действии напряжений кручения и изгиба запас сопротивления усталости определяют по формуле

где

‑ запас сопротивления усталости при изгибе;

‑ запас сопротивления усталости при кручении.

В этих формулах и ‑ амплитуды переменных составляющих циклов напряжений, а и ‑ постоянные составляющие.

и ‑ коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости, зависящие от механических характеристик материала.

и ‑ пределы выносливости.

и ‑ коэффициенты концентрации напряжений в расчетном (опасном) сечении при изгибе и кручении соответственно.