Гвинтові механізми.

1. Передача гвинт - гайка (гвинтовий механізм) призначена для перетворення обертального руху в поступальний. При цьому як гвинт, так і гайка можуть мати або один з названих рухів, або обидва рухи одночасно. Наприклад, в гвинтовому домкраті (рис. 36) гвинт виконує обидва рухи одно-часно. Так, при обертанні гвинта 3 в нерухомій гайці 2 гвинт переміщується поступально і піднімає вантаж, що спирається на чашку 1 домкрата.

Переваги: великий виграш в силі; можливість отримання повільного руху з високою точністю переміщення; ком-пактність; простота конструкції і виготовлення.

Недоліки: велике тертя в різьбі, низький к.к.д.

Застосовують для підняття вантажів (домкрати), створення великих зусиль (преси, натискні пристрої, тощо.) і отримання точних переміщень (ходові гвинти верстатів, вимірювальні при-Рис. 36 лади, ділильні і регулювальні пристрої).

Розрізняють два типи передач гвинт - гайка:

передачі зтертям ковзання;

передачі зтертям кочення.

Передачі з тертям ковзання мають широке розповсюдження зважаючи на просто-ту пристрою. Гвинти передач діляться на вантажні і ходові. Вантажні гвинти приз-начені для створення великих зусиль (домкрати, преси і т. п.). При реверсивному ру-сі під навантаженням застосовують трапецеїдальну різьбу, а при великих односторо-нніх навантаженнях – упорну. Для отримання самогальмуючої гвинтової пари (домк-рати) застосовують однозахідні різьби.

Ходові гвинти призначені для отримання точних переміщень. Для зменшення тертя вони, як правило, мають трапецеїдальну багатозахідну різьбу. Для точних гвинтів ділильних і вимірювальних пристроїв іноді застосовують метричну різьбу.

Гайки вантажних гвинтів виготовляють цільними (рис. 37). Гайки ходових гвинтів (наприклад, гайка ходового гвинта токарного верстата) виготовляють роз'ємними, щоб усувати зазори, що утво-рилися при виготовленні і збиранні або в результаті зносу різьби. Роз'ємна гайка має нерухому і рухому частини: остання може зміщуватися в осьовому напрямі щодо пер-шої, що забезпечує усунення зазору. Зсуву можна досяг-

Рис. 37 ти за допомогою клина, пружини або різьби.

Передачі з тертям кочення або кулькові гвинтові передачі (рис. 38) використову-ють для отримання переміщень високої точності, де важливе мале тертя і повна відсутність зазору в різьбі (наприклад, приводи подач верстатів з програмним керуванням і ін.).

Для зменшення втрат на тертя і зносу різьби, гвинти передач з тертям ковзання виготовляють з сталі, а гайки - з бронзи, чавуну або латуні. Гвинти без термообробки виготовляють із сталей Ст5, Ст45, Ст50 та ін., а з загартуванням - із сталей 40Х, 40ХГ, 65Г і ін. Гайки виготовляють з бронзи БрОФ6,5-0,15, БрОЦС6-6-3, БрАЖ9-4 і ін., а при роботі з великими перервами і малих навантаженнях – з антифрикційного ча-

Рис. 38 вуну АЧВ-2, АЧК-2 тасірого чавуну СЧ18, СЧ20 і ін.

Силові співвідношення у гвинтовій - парі такі ж, як і в різьбовому з’єднанні.

Для гвинтових механізмів слід розрізняти к.к.д.гвинтової пари і к.к.д. гвинтового механізму (передачі). Перший з них відображає втрати тільки в різьбі і при підйомі вантажу. Для самогальмуючої гвинтової пари .

Загальний к.к.д. гвинтового механізму відображає втрати в різьбі, та опорних частинах механізму (наприклад, тертя в головці домкрата):

,

де - осьова сила, діюча на гвинт;

- хід різьби;

- момент тертя в різьбі;

- момент тертя торця.

Передаточне число умовно можна виразити відношенням переміщення маховика або рукоятки до переміщення гвинта (гайки):

,

де - радіус маховика або довжинарукоятки .

При малому і порівняно великому можна одержати дуже велике , а отже, і великий виграш в силі.

2. Основним критерієм працездатності та розрахунку гвинтового механізму є зносостійкість. оскільки найчастіша причина виходу з ладу гвинтів і гайок -цезнос їх різьби. Розрахунок на зносостійкість виконують як проектувальний. Іншими кри-теріями працездатності є міцність і стійкість гвинта. Ці розрахунки виконують як перевірочні.

Розрахунок на зносостійкість зводиться довизначення фактичного середнього тиску між витками різьби гвинта і гайки і порівнянню йогоз допустимим . Умова зносостійкості в припущенні рівномірного розподілу навантаження по витках різьби:

,

де - середній діаметр різьби;

- робоча висота профілю різьби;

число витків в гайці висотою і з кроком .

Замінивши в цій формулі на і позначивши - коефіцієнт висоти гайки; коефіцієнт висоти різьби, отримаємо формулу проектувального роз-рахунку передачі:

.

Приймають для трапецеїдальної і для упорної різьби; для цільних гайок і для роз'ємних гайок.

Довжину гвинта вибирають конструктивно залежно від необхідного переміщення. Для домкратів .

Послідовність розрахунку гвинтового домкрата.

1. Залежно від умов роботи і значення навантаження вибирають матеріал гвин-та і гайки і приймають допустиме напруження для матеріалу гвинта і допустимий тиск в різьбі .

2. Задають конструкцією гайки (цільна або роз'ємна) і приймають коефіцієнт висо-ти гайки . Потім визначають середній діаметр різьби і по ГОСТ 9484-73 прий-мають розміри різьби: , , та . При виборі кроку треба орієнтуватися на його середні значення. Великий крок рекомендується тільки для високонавантаже-них передач, а малий - при необхідності переміщень підвищеної точності.

3. Перевіряють умову самогальмування гвинта по формулі . Кут підйому однозахідної різьби визначають за формулою: , приймаючи ,а приведений кут тертя - за формулою , приймаючи коефіцієнт тертя сталі по бронзі , а стали по чавуну .

4. Визначають розміри гайки: висота гайки ; число витків в гайці .Якщо по розрахунку вийшло , то необхідно змінити розміри різьби або вибрати інші матеріали.

5. Перевіряють гвинт на міцність.

6. Перевіряють гвинт на стійкість.

7. Визначають загальний к.к.д. гвинтового домкрата.