Проверка условия самоторможения резьбы.

Резьбы, применяемые в рассматриваемых конструкциях, должны быть самотормозящимися. Иначе, как только рабочий перестает воздействовать на рукоятку, винт может начать вращаться в обратную сторону. Чтобы этого не случилось, должно выполняться условие φ ≤ ρ'

где - угол подъёма резьбы;

P и d₂ – шаг и средний диаметр резьбы;

- приведенный угол трения в резьбе;

α – угол наклона рабочей грани витка резьбы (рис. 5.8 в качестве примера трапецеидальная резьба);

– коэффициент трения в резьбе;

Принимаем f_min =0,1, что соответствует слабой смазке.

Угол наклона рабочей грани:

α=0º - прямоугольная резьба;

α=3º - упорная резьба;

α=15º - трапецеидальная резьба;

α=30º - метрическая резьба.

Чтобы завершить конструкцию винта нужно определить его линейные размеры. Для этого нужно знать размеры чашки, гайки и некоторых других деталей пока ещё неизвестные. Поэтому определение линейных размеров винта см. п. 11 этого руководства.

 

6. КОНСТРУИРОВАНИЕ ГАЕК ВИНТОВЫХ УСТРОЙСТВ.

 

6.1. Форма гайки и материалы для её изготовления.

Из анализа структурной схемы ясно, что витки резьбы винта опираются на витки резьбы гайки и при этом винт вращается (или наоборот, задание 5). Гайка, чаще всего, вставляется в корпус механизма и под действием нагрузки висит на буртике (рис. 6.1.). Она выполняется как отдельная деталь из антифрикционного материала (рис. 6.2). Применяются бронзы (ОФ10-1; БрОЦС 5-5-5; БрАЖ 9-4 и др.). При небольших нагрузках могут быть использованы антифрикционные чугуны (АЧС-1; АЧС-2 и др.) или серые чугуны (СЧ-15; СЧ-18).

Если нужно с гайкой связать конструктивные элементы: рукоятки (рис. 6.3) или пальцы (рис 6.4), гайки делают либо целиком стальные (ст.3; стали 20, 30), либо из дешевой стали выполняют корпус, в который вставляют гайку, выполненную из бронзы или чугуна.

В некоторых случаях гайки, как таковой, может вообще не быть: резьба для взаимодействия с винтом нарезается непосредственно в корпусной детали.

Определение размеров гайки

Определение высоты гайки

Высота гайки H_г=Р·Z, мм

где Р – шаг резьбы;

Z – число витков резьбы гайки.

Число витков резьбы определяется из расчета на смятие

где А_см – площадь контакта одного витка резьбы винта и витка резьбы гайки (рис. 6.2)

, мм²

Так как витки винта движутся по виткам гайки, давление на поверхность контакта не должно быть большим, чтобы не выдавливалась смазка. Поэтому [ σ_см ] ограничивается. Ограниченное напряжение смятия называется допускаемым удельным давлением [р] (Таблица 6.1)

Таблица 6.1

Материал винта и гайки	[р], МПа
Чугун по чугуну	3…3,5
Сталь по чугуну	5…6
Сталь по антифрикционному чугуну	10…13
Сталь по стали	7…13
Сталь по бронзе оловянистой	8…13
Сталь по бронзе безоловянистой	7…8

 

 

Поскольку, как известно, лишь 8-10 витков резьбы гайки воспринимают осевую нагрузку, делать Z больше не имеет смысла. Поэтому

Если Z' получается больше 10, то нужно увеличить диаметр резьбы и повторить расчет. Полученное число витков Z' проверяется на срез по плоскости «а-а» (рис. 6.2 б)

,

где [ τ_ср ]=0,75[ σ_р ] – для бронзовой гайки;

[ τ_ср ]=0,15[ σ_р ] – для чугунной гайки;

[ τ_ср ]=(0,2…0,3) σ_р – для стальной гайки;

k_р – коэффициент полноты резьбы:

k_р =0,88 для треугольной резьбы;

k_р =0,76 для упорной резьбы;

k_р =0,5 для прямоугольной резьбы;

k_р =0,4 для трапецеидальной резьбы.

Если τ_ср > [ τ_ср ] необходимо:

при Z'<10, увеличить число витков и повторить проверку;

при Z'≥10, увеличить диаметр резьбы и повторить определение числа витков.

Если τ_ср ≤ [ τ_ср ], то по Z' определяется высота гайки и округляется до ближайшего целого большего числа по ГОСТ 6636-83 «Нормальные линейные размеры».

 

6.2.2. Определение наружного диаметра гайки (кроме гаек заданий № 5 и 6).

Поскольку гайка висит на буртике, возможен разрыв её по плоскости «в-в» (рис. 6.1). Из условия прочности на растяжение с кручением

.

и площади сечения гайки

, мм.

где [σ_р]= - для стальных и бронзовых гаек;

[σ_р]= - для чугунных гаек;

n – 2,5…3,5 – коэффициент запаса прочности;

k =1,3- коэффициент, учитывающий скручивание.

Для удобства изготовления и нормальной эксплуатации толщина тела гайки должна быть не менее 5мм, поэтому должно быть

+10мм.