Передача винт-гайка скольжения

Свойства передачи. Для передачи винт-гайка скольжения характерны: 1) возможность использования малого шага и соответственно малое переда­точное отношение при однозаходней резьбе и небольшой скорости подачи; 2) самоторможение при использовании одно- и двухзаходных винтов и соот­ветственно возможность применения передачи для вертикальных движений и узлов, совершающих установочные перемещения под нагрузкой; 3) относи­тельно низкая износостойкость; 4) низкий КПД, определяемый по зависимос­ти

где β — угол подъема винтовой линии резьбы, лежащей на среднем цилиндре; ρ - угол трения в резьбе: р = arctg μ ( μ - коэффициент трения в резьбе, за­висящий от скорости скольжения: μ = 0,05...0,2).

Материалы для деталей передачи. Винты передач скольжения изготовляют упрочняемыми и неупрочняемыми. Упрочняемые винты применяют в том слу­чае, когда их долговечность должна быть не ниже межремонтного цикла стан­ка. Упрочнением до твердости не менее 54 HRCэ достигают повышенной изно­состойкости винта, но при этом необходимо обеспечить его минимальную де­формацию в результате упрочнения и последующей механической обработки, стабильность формы при длительной эксплуатации.

Винты классов точности 0, 1 и 2 наружного диаметра до 60 мм, имеющие среднюю или высокую жест­кость, рекомендуется изготовлять из стали ХВГ и подвергать объемной за­калке. Для винтов диаметром до 120 мм пригодна также сталь 7ХГ2ВМ, имеющая незначительную термическую деформацию, вследствие чего упрочне­ние винтов может производиться после нарезания резьбы. Винты классов 1„2 и 3 любого диаметра целесообразно изготовлять из азотируемых сталей ЗОХЗМФ, 18ХГТ, 40ХФА, 38Х2МЮА. Толщина азотированного слоя должна быть не менее 0,3 мм. Такие винты отличаются высокой износостойкостью и стабильностью формы в процессе эксплуатации. Неупрочняемые винты изго­товляют из сталей 35 и 45 в нормализованном состоянии и стали У10А в отож­женном состоянии, имеющей структуру зернистого перлита. Для этих сталей характерны хорошая обрабатываемость резанием и минимальные деформации в процессе изготовления винта.

Для изготовления гаек применяют оловянистые бронзы БрО10Ф0,5, БрО6Ц6СЗ (для прецизионных передач), антифрикционный чугун (для неот­ветственных г

Конструкция передачи. На гайке и винте нарезают трапецеидальную резьбу обычно стандартного профиля с углом 30°. Винты с такой резьбой технологич­ны, но радиальное биение их создает погрешности шага. Поэтому прецизион­ные передачи делают с резьбой, имеющей угол профиля 10...20°.

Зазор в резьбе регулируют и устраняют двумя способами. Первый состоит в том, что гайку изготавливают из двух полугаек, одну из них прикрепляют к столу или суппорту, другую с помощью клина, прокладок или резьбового соединения перемещают в осевом направлении. Регулирование по второму способу достигают в результате поворота одной полугайки относительно дру­гой при неизменном осевом расположении.

Размеры гайки и ходового винта определяют в результате расчета передачи на износостойкость, а также расчета ходового винта на прочность, жесткость и устойчивость.

Расчет передачи на износостойкость. Износостойкость передачи зависит от давления в контакте между гайкой и винтом. Определяют среднее давление (Пa):

где Q — наибольшая тяговая сила, Н; р — шаг винта, м; d — средний диаметр резьбы, м; h —рабочая высота профиля резьбы, м; l —длина гайки, м.

С учетом соотношений между параметрами гайки получают

где λ = l/d= 1,5...4; [σ_k] - допускаемое давление в контакте: для точных передач с бронзовой гайкой в токарно-винторезных и резьбонарезных станках [σ_k] = 3·10⁶ Па, для других передач с такой же гайкой [σ_k] = 12·10⁶ Па, для передач с чугунной гайкой [σ_k] = 8·10⁶ Па.

Расчет винта на жесткость. Под действием тяговой силы шаг передачи из­меняется на

где Е - модуль упругости материала винта; F — площадь поперечного сечения стержня винта,

С учетом допуска на шаг резьбы ограничивают Δр и по зависимости (8.10) определяют требуемый диаметр винта. Осевую жесткость привода подачи находят по зависимостям, применяемым для приводов с передачей винт-гайка качения.

Расчет винта на прочность. Винт работает на растяжение (сжатие) и круче­ние. Приведенное напряжение

где а — нормальное напряжение; т - касательное напряжение; W - момент сопротивления сечения стержня винта при кручении.

Допускаемое приведенное напряжение назначают, исходя из предела те­кучести материала винта: [σ_пр]≤ (0,28...0,33) σ_т , и по зависимости (8.11) находят его требуемый диаметр.

Расчет винта на устойчивость. Этот расчет выполняется для длинных вин­тов, работающих на сжатие.