13.3. Передача винт—гайка с трением скольжения

Профили резьбы. В передачах винт — гайка с трением скольжения применяют обычно трапецеидальную резьбу и в случае, когда направление осевой силы постоянно, может быть применена упорная резьба и Профили этих резьб приведены на рис. 13.3, параметры — в табл. 13.2...13.5.

Материалы винта и гайки. Для уменьшения потерь мощности на трение в винтовой паре винты делают из сталей 45, 50 или (нормализованные или улучшенные) и из сталей подвергаемых объемной или поверхностной закалке, из сталей подвергаемых азотированию. Гайки — из бронз из латуней или антифрикционных чугунов Углы и коэффициенты трения приведены в табл. 13.1.

Расчет передачи. Основной размер передачи — средний диаметр резьбы ( мм), определяющий другие размеры, находят по критерию ее работоспособности — среднему давлению между рабочими поверхностями резьбы винта и гайки:

где — осевая сила, действующая на винтовую пару, Н; — коэффициент высоты головки гайки — высота головки гайки): для целых гаек и для разъемных; — допускаемое давление (значения см. в табл. 13.6).

По вычисленному значению выбирают ближайшее большее значение по ГОСТу (см. табл. 13.2...13.5) и по нему — остальные

Рис. 13.3. (см. скан) Профили резьб, применяемых в передачах винт — гайка: а — трапецеидальная; б - упорная; в — упорная усиленная

параметры резьбы. Если по техническому заданию требуется обеспечить самоторможение, надо выбирать однозаходную резьбу.

Тело винта проверяют на прочность в зависимости от вида нагружения. Сжатые винты проверяют на устойчивость, сравнивая действительный коэффициент запаса устойчивости с допускаемым [%] 4:

При гибкости винта больше предельной значение критической силы определяют по формуле Эйлера:

где Е — модуль упругости материала винта, — момент инерции поперечного сечения винта, коэффициент длины, значения его приведены в табл. 13.7; — длина винта, мм.

Если значение критической силы определяют по формуле Ясинского:

где — радиус инерции поперечного сечения винта, мм: Значения приведены в табл. 13.8.

Тело гайки рассчитывают на растяжение (или на сжатие) с учетом напряжения кручения (рис. 13.4, а):

Принятые размеры опорного фланца гайки проверяют на срез и на смятие:

Конструкции передач. На рис. 13.1 изображен винтовой домкрат с ручным червячным приводом. Винт 1 вращается и движется поступательно относительно неподвижной гайки 2.

Рис. 13.4. Конструкции гаек: а — при постоянном направлении осевой силы; — при переменном направлении осевой силы

В винтовом подъемнике на рис. 13.2 винт 4 вращается, а гайка, закрепленная в суппорте 6, движется поступательно. Винт имеет электромеханический привод, состоящий из двигателя У, муфты 2 с тормозом, редуктора 3 и корпуса 5. На рис. 13.5 приведена конструкция винтового подъемника с вращающейся гайкой 6 и движущимся поступательно винтом 8. Гайка имеет электромеханический привод.

Подшипники винтов, воспринимающие осевую нагрузку в обоих направлениях, устанавливают обычно в одной опоре, а вторую опору делают плавающей. Опору длинных винтов конструируют так, чтобы при любом направлении осевой силы винт работал на растяжение. Второй опорой вращающихся винтов может служить гайка (см. рис. 13.2).

Гайки передач с постоянным направлением осевой силы выполняют в виде втулок с одним опорным фланцем (см. рис. 13.4, а).

Рис. 13.5. Винтовой подъемник с вращающейся гайкой и поступательно движущимся винтом: 1 — электродвигатель; 2 — корпус; 3 — шестерня; 4 — зубчатое колесо; 5 — шарикоподшипник радиальный; 6 — гайка; 7 — роликоподшипник радиально-упорный; 8 — винт; 9 — шарикоподшипник упорный

Если осевая сила действует в обоих направлениях, может быть применена конструкция, приведенная на рис. 13.4, б. Неподвижные гайки удерживаются от проворачивания винтами или шпонкой (см. рис. 13.4). Вращающиеся гайки обычно устанавливают в корпусах на радиальных и упорных или радиально-упорных подшипниках качения (см. рис. 13.5). Для устранения бокового зазора в резьбе гайки точных передач выполняют сдвоенными. В этом случае боковой зазор выбирается относительным осевым перемещением гаек (рис. 13.6).

Порядок расчета передачи винт — гайка с трением скольжения.

1. Проработка технического задания.

2. Выбор кинематической схемы и материала передачи.

3. Определение среднего диаметра резьбы из условия износостойкости винтовой пары [по формуле (13.6)].

4. Выбор параметров резьбы по ГОСТу. Проверка условия самоторможения (если это требуется по техническому заданию). Определение числа витков резьбы в гайке и окончательный выбор параметров резьбы по ГОСТу.

5. Определение КПД передачи по формуле [(13.4) или (13.5)], потребной мощности и в случае применения электромеханического привода выбор электродвигателя и передаточного отношения редуктора.

Рис. 13.6. Конструкции гаек, позволяющих устранять боковой зазор в резьбе: а — зазор устраняется периодически; б — то же, систематически пружиной, установленной между гайками

Определение вращающего момента или осевой силы [по формуле (13.2) или (13.3)] на ведущем звене винтовой пары (при ручном приводе).

6. Предварительная конструктивная проработка передачи.

7. Расчет на прочность деталей передачи [по формулам (13.11)... (13.13)]. Проверка винта на устойчивость (если винт работает на сжатие) [по формуле (13.7)].