3. Передачи винт-гайка

3.1. Общие сведения

Передача винт-гайка представляет собой кинематическую винтовую пару, ко­торую используют для преобразования с большой плавностью и точностью хода вращательного движения в поступатель­ное (и наоборот). Вин­товые механизмы часто применяют в ка­честве подъемных (домкраты и др.) и нагружающих (прессы и др.) устройств, так как с их помощью можно просто получать большие силы (500…1000 кН) при малых перемещениях, а также в раз­личных механизмах управления.

В зависимости от характера движения винта и гайки различают ряд механиз­мов:

• или от вращающегося винта поступательно перемещается гайка,

• или от вращающейся гайки (но закрепленной в осевом направлении) перемещается винт (невращающися).

Простейшие из них показаны на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Винтовые механизмы: 1 – винт,2– гайка.

Эти две схемы механизмов применяют наиболее часто в приводах, так как передача вращательного движения на винт или гайку от двигателя не вызывает затруднений. Передачи “В-Г” делятся на: передачи трения скольжения передачи трения качения (рис.13.4) На практике используют механизмы с резьбой различных профилей. Для умень­шения трения стремятся применять резь­бу с малыми углами профиля: трапецеидальныесо средними шагами; упорные; и прямоугольные(редко).

В силовых подъемных механизмах большее распро­странение получила трапецеидальная резь­ба (ГОСТ 9484—73), а в механизмах и устройствах прессов и прокатных ста­нов – опорная резьба. В механизмах приборов используют мет­рическую резьбу.

Достоинства механизма:простота конструкций, высокая надеж­ность, плавность и точность хода, а также возможность самоторможения.

Основной недостаток: низ­кий КПД,

3.2. Механика передачи

Скорость посту­пательного перемещения гайки или винта (м/с):

; (13.1)

где z– число заходов винта;

Р –шаг резьбы, мм;

п – частота вращения гайки или винта, мин^–1.

Число заходов z=1 – назначают для самотормозящихся винтов; для несамотормозя-щихся механизмов принимаютz =2…4.

При определении КПД пренебрегают потерями в опорах, и его определяют приближенно как отношение работ на завинчивание винта без учета сил трения (f=0 и=0) и с учетом сил трения. Тогда, используя зависимость (8.7) между моментом сопротивления в резьбе и осевой силой, получим:

. (13.2)

Из формулы (2) видно, что КПД передачи возрастает с увеличением угла подъема и уменьшением коэффициента трения в резьбе (уменьшением – трения).

Для увеличения угла подъема в меха­низмах применяют многозаходные винты. Ход резьбы в этом случае S=zP (Риz – шаг и число заходов резьбы). Однако винты с углом>25 ° на практике не при­меняют, так как дальнейшее увеличе­ниене дает существенного повышения КПД, а передаточное отношение при этом снижается. Обычно0,7.

Для повышения КПД механизмов стре­мятся уменьшить коэффициент трения в резьбе путем изготовления гаек из анти­фрикционных материалов (бронзы, латуни и др.), смазывания и тщательной обра­ботки контактирующих поверхностей.

Статика передачи идентична со стати­кой резьбового соединения (расчет резьбы на прочность по напряжениям среза и смятия).