Обзор конструкций винтовых механизмов

В данном разделе рассматриваются только конструкции винтовых механизмов предлагаемых в качестве объектов проектирования для рассматриваемой работы.

2.1 Домкраты.

Домкраты используются в ремонтных и монтажных работах для подъема на небольшую высоту разнообразных грузов. Конструкции домкратов весьма разнообразны, в заданиях представлено две разновидности домкратов, изображенные на рис.2.1.

Основные элементы домкратов представленных на рисунке 2.1: корпус 1, винт 2, гайка 3, пята 4, рукоятка 5, шайба 6, крепежные детали.

Рис. 2.1. Конструкции домкратов

Корпус 1 домкрата представленного на рис. 2.1а выполнен в виде кронштейна, жестко прикрепленного к стене при помощи болтов 7. У домкрата представленного на рис. 2.1б корпус представляет собой полый конус. Корпуса домкратов могут иметь сварную или литую конструкцию и изготавливаются из сталей или чугуна.

Внутри корпуса установлена гайка 3 с небольшим натягом. Она может быть установлена и по посадке с зазором, тогда для предотвращения проворачивания или выпадения гайки применяют стопорный винт 8.

Винт 2 приводится в движение рукояткой 5 (у домкрата на рис.2.1б рукоятка снабжена шаровыми ручками, это сделано для удобства работы), вращаясь в неподвижной гайке, он перемещается поступательно, поднимая или опуская груз. Груз опирается на пяту 4. Для того чтобы пята была неподвижна относительно груза, она снабжается насечкой. Пята зафиксирована на винте при помощи гайки 9 (другие варианты крепления пяты будут рассмотрены ниже). На поверхности контакта гайки и пяты при работе домкрата возникают значительные силы трения, для уменьшения которых применяют смазку. К нижнему концу винта крепежным винтом 10 прикреплена шайба 6, которая не позволяет полностью вывинтить винт из гайки и, следовательно, исключает возможность аварии.

2.2 Натяжные устройства.

Натяжные устройства применяются для создания и поддержания постоянным в процессе эксплуатации натяжения гибкого тягового органа в ленточных транспортерах, другие конструкции применяются с той же целью в ременных и канатных передачах. Необходимое натяжение осуществляется путем перемещения натяжного шкива или барабана.

Рис. 2.2. Привод натяжного устройства

Основные элементы устройства представленного на рис 2.2: станина 1, винт 2, гайка 3, ползун 4, маховик 8 соединенный с винтом шпонкой 9, опоры 5 и 6, кронштейн 7, крепежные детали.

Станина 1 данного устройства выполнена в виде двух направляющих, которые необходимы для того, чтобы предотвратить действие изгибающего момента на винт. Действует устройство следующим образом: вращением маховика 8 приводится в движение винт 2, который располагается в опорах 5 и 6. При вращении винта гайке 3 сообщается поступательное перемещение. Гайка связана с ползуном 4 и обеспечивает его перемещение вдоль направляющих. С ползуном жестко связан при помощи болтового соединения кронштейн 7, который в свою очередь соединяется с подвижным шкивом ременной передачи. Перемещением ползуна со шкивом в разные стороны регулируется натяжение гибкого тягового органа.

Другой вариант натяжного устройства представлен на рис 2.3(именно такие натяжные устройства часто применяются в ленточных транспортерах).

Рис. 2.3. Натяжное устройство ленточного транспортера

Основные элементы устройства – станина с опорами 1, крышка 2, винт 3, гайка 4, ползун 5, барабан 6. Ось барабана в данном устройстве укреплена в двух ползунах. Ползуны имеют возможность перемещаться вдоль направляющих, одна из которых выполнена в станине, другая в крышке. При ввинчивании винтов в гайки расположенные в левых опорах станин, ползуны вместе с осью барабана перемещаются вправо, за счет чего и происходит натяжение ленты транспортера. Так как вращение винта в этом устройстве осуществляется нечасто, резьбу для него можно выполнять прямо в опоре, по той же причине допускается в данном устройстве применять метрическую резьбу. Вибрации при работе транспортера могут привести к самопроизвольному отвинчиванию винта и ослаблению натяжения ленты, поэтому для винта должно быть предусмотрено стопорное устройство (например, в виде контргайки 7).

2.3 Нажимные устройства.

К нажимным устройствам относятся механизмы, предназначенные для создания силы, воздействующей на обрабатываемый объект: спрессовываемое вещество, запрессовываемые части, деформируемый материал и т.д. Широко применяются подобные устройства для получения соединений с гарантированным натягом, например при ремонтных работах. Винт в этих устройствах снабжен нажимной деталью, через которую при ввинчивании в гайку он передает нагрузку на обрабатываемый объект. Из всего разнообразия нажимных устройств в заданиях представлены двухстоечный винтовой пресс и пресс с односторонней станиной.

Двухстоечный винтовой пресс представлен на рис 3.4, его основные элементы: станина 1, поперечина 2, связанная со станиной стойками 3, гайка 4, установленная с натягом в поперечину 2, винт 5 ввернутый в гайку, рукоятка 6 снабженная шаровыми ручками, нажимная плита 7 соединенная с винтом.

Рис. 2.4. Пресс двухстоечный

Винт приводится в движение рукояткой, вращаясь в неподвижной гайке, он перемещается поступательно, нажимная плита опускается и оказывает давление на материал или детали. Для обеспечения подъема плиты она соединена с винтом при помощи двух полуколец 8, входящих в кольцевую проточку на винте и прикрепленных к плите винтами.

Рис. 2.5. Пресс с односторонней станиной

Пресс с односторонней станиной представлен на рис 2.5, его основные элементы: станина 1, винт 2, гайка 3, нажимная плита 4, маховик 5.

Станина имеет форму кривого бруса. В сечении брус имеет форму близкую к двутавру, это делается в целях уменьшения площади сечения станины и, следовательно, массы. В станину с натягом устанавливается гайка, в случае необходимости гайку, так же как и у домкрата, можно дополнительно зафиксировать стопорным винтом. В гайку ввертывается винт. В верхней части винта крепится при помощи шпонки или профильного соединения маховик, в нижней части винта крепится нажимная плита (способы установки нажимных плит представлены в разделе 4). Принцип действия данного пресса совпадает с принципом действия двухстоечного пресса (см. выше).

2.4 Зажимные механизмы.

Зажимные механизмы представляют собой один из видов приспособлений для механической обработки или сварки и служат только для закрепления обрабатываемых деталей в нужном положении.

К зажимным механизмам относятся представленные в заданиях, настенный пресс для зажима труб (рис. 2.6), зажим винтовой поворотный (рис. 2.7), зажимное устройство для отрезки заготовок (рис. 2.8).

Рис. 2.6. Настенный пресс для зажима труб	Рис. 2.7. Зажим винтовой поворотный

Настенный пресс для зажима труб (рис. 2.6) предназначен для фиксации труб разного диаметра при механической обработке (например, при нарезании резьбы). По конструкции и принципу действия данный пресс аналогичен прессу с односторонней станиной. Конструктивной особенностью данного механизма является наличие неподвижного зажима 1, жестко соединенного со станиной и снабженного направляющими и подвижного зажима 2 закрепленного на винте и перемещающегося по направляющим не вращаясь. Наличие таких зажимов обеспечивает надежность закрепления труб, исключает их повреждение и обеспечивает удобство в работе.

Поворотный зажим (рис.2.7) является стационарным приспособлением для сварки, размещенным на сварочной плите. По конструкции и принципу действия это устройство также аналогично прессу с односторонней станиной. Конструктивная особенность зажима состоит в том, что корпус 1 может свободно поворачиваться вокруг стойки 2. Отведя корпус в сторону, собирают свариваемые детали, а затем, установив корпус в нужное положение винтом при помощи нажимной плиты, прижимают собранную конструкцию к сварочной плите и производят сварку.

Рис. 2.8. Зажимное устройство для отрезки заготовок

Зажимное устройство для отрезки заготовок (рис. 2.8) предназначено для фиксации заготовок круглого сечения при механической обработке.

Основные элементы устройства: станина 1, винт 2, подвижный башмак 3 с укрепленной в нем гайкой 4, рукоятка (на рисунке не показана), упор 5, опора 6, крепежные детали. Станина 1 данного устройства имеет две направляющих в виде «ласточкиного хвоста», которые необходимы, для того чтобы предотвратить действие изгибающего момента на винт. Действует устройство следующим образом: при помощи рукоятки вращается винт 2, который располагается в опоре 6. При вращении винта гайке 4 сообщается поступательное перемещение. Гайка связана с подвижным башмаком 3 и обеспечивает его перемещение вдоль направляющих. Подвижный башмак, таким образом, прижимает заготовку к неподвижному упору.

3 Расчет элементов передачи «винт-гайка»

Цель проектирования: создание винтового механизма, обеспечивающего заданные технические характеристики, обладающего достаточной надежностью (износостойкостью, прочностью, жесткостью, устойчивостью), максимально возможным КПД. Он должен быть компактным, обладать минимальной массой, форма деталей должна обеспечивать минимальные затраты на изготовление, сборку, обслуживание и ремонт. Механизм должен быть безопасным, удобным в применении, требовать минимального обслуживания, быть эстетичным.

Основными деталями, от которых зависит работоспособность винтовых механизмов, является винт и гайка. Для всех механизмов порядок расчета винтовой пары примерно одинаков. Поэтому в данном пособии приведена последовательность расчета лишь одной из схем – винтового домкрата. Для других схем будут даны комментарии по особенностям расчета.

Исходные данные: