Винтовая передача. Передачи с трением скольжения и трением качения. Виды разрушения. Материалы винтовой пары. Расчёт передач.

06.10.2020г.

Для преобразования вращательного движения в поступательное наиболее широко используются передачи винт – гайка. Передачи винт – гайка являются изделиями общемашиностроительного применения, и их качество непосредственно сказывается на качестве машин и оборудования, в состав которых они входят.

Передача винт-гайка (рис. 1) состоит из винта 1 и гайки 2, соприкасающихся винтовыми поверхностями.

Передача винт-гайка предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное (при больших углах подъема винтовой линии, порядка >12°). При этом вращение закрепленной от осевых перемещений гайки вызывает поступательное перемещение винта, или вращение закрепленного от осевых перемещений винта приводит к поступательному перемещению гайки. Когда угол подъема больше угла трения, эту передачу можно использовать для преобразования поступательного движения во вращательное.

Рис. 1. Передача винт-гайка

Различают два типа передач винт-гайка:

- передачи трения скольжения или винтовые пары трения скольжения;

- передачи трения качения или шариковинтовые пары. Ведущим элементом в передаче, как правило, является винт, ведомым - гайка. В передачах винт-гайка качения на винте и в гайке выполнены винтовые канавки (резьба) полукруглого профиля, служащие дорожками качения для шариков.

В зависимости от назначения передачи винты бывают:

- грузовые, применяемые для создания больших осевых сил. При знакопеременной нагрузке имеют трапецеидальную резьбу, при большой односторонней нагрузке — упорную. Гайки грузовых винтов цельные. В домкратах (рис. 2) для большего выигрыша в силе и обеспечения самоторможения применяют однозаходную резьбу с малым углом подъема;

- ходовые, применяемые для перемещений в механизмах подачи. Для снижения потерь на трение применяют преимущественно трапецеидальную многозаходную резьбу.

- установочные, применяемые для точных перемещений и регулировок. Имеют метрическую резьбу. Для обеспечения безлюфтовой передачи гайки делают сдвоенными.

Большое внимание в винтовых передачах, применяемых в металлорежущих станках и приборах, уделяют устранению мертвого хода, возникающего при изменении направления движения. Наличие мертвого хода объясняется зазором в резьбе вследствие неизбежных ошибок при изготовлении и износа в течение эксплуатации. Для устранения мертвого хода винтовые механизмы снабжают специальными устройствами. При этом различают два способа выборки зазора в резьбе - осевое, применяемое для трапециедальных резьб и радиальное смещение гайки - для треугольных резьб. Первый способ достигается установкой двух раздвигаемых гаек, например, пружиной, второй - разрезной гайки, втягиваемой цанговым зажимом.

Основные показатели качества передач винт – гайка как составной части привода:

а) диапазон выбора передаточного отношения;

б) предельная частота вращения винта;

в) статическая грузоподъемность;

г) динамическая грузоподъемность и долговечность;

д) приведенный момент инерции;

е) жесткость;

ж) кинематическая точность;

з) силы трения и КПД.

При вращении винт сжимается и скручивается.

Если число циклов нагружения винта меньше 10³ (N < 10³), то стержень винта проверяют на прочность по эквивалентному напряжению по гипотезе формоизменения:

где - сжимающее нормальное напряжение, действующее на винт (d₁ внутренний диаметр резьбы винта)

- касательное напряжение, действующее на винт (М – крутящий момент на винте, W_𝜌 = 0,2 – полярный момент сопротивления сечения винта);

[σ]_р – допускаемое напряжение, которое во избежание местных пластических деформаций принимают [σ]_р ≤ σ_Т/3.

Если число циклов нагружения передачи больше 10³ (для механизмов летательных аппаратов N = 10⁴…10⁵), то расчет на прочность стержня винта ведут с учетом усталостного разрушения:

где [n] –допускаемый коэффициент запаса прочности. Для ходовых винтов летательных аппаратов [n] = 1,3…1,5.

Домашнее задание:

1. Кратко законспектировать материал на тему: «Винтовая передача. Передачи с трением скольжения и трением качения. Виды разрушения. Материалы винтовой пары. Расчёт передач».

2. Выучить материал из учебника Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин - М: Высш. шк., 1987. – с. 198-206.

3. Ответить на следующие вопросы:

3.1. Почему в домкратах передачу выполняют самотормозящей?

3.2. Из каких материалов изготовляют винты и гайки?

3.3. Чем объяснить большой выигрыш в силе в передаче винт гайка?

3.4. Что является основной причиной выхода из строя передачи винт-гайка скольжения?

3.5. Что понимают под передаточным отношением винтовых передач?