2.16. Грузоподъемный механизм, описанный Паппом Александрийским (IV в.): 1 — рукоять; 2 — винт; 3 — трос; 4 — зуб, заменяющий гайку; 5 — направляющая

 

2.2.3. Винтовые передачи

Винтовая передача*(* В словаре-справочнике [7], где особое внимание уделено вопросам корректной терминологии, использованы термины «винтовая передача» или «винтовая пара», а не «передача винт — гайка», как в ряде других источников. Этот же термин используется в основных справочниках конструктора-машиностроителя), еще называемая иногда передача винт — гайка, еще более древняя, чем червячная. Винтовой пресс для выдавливания сока из винограда существовал с незапамятных времен. Гайка здесь была монолитной и связанной со станиной пресса. Но мысль сделать винт неподвижным, а гайку или часть ее привести в движение вращением винта принадлежала Архимеду.

 На рис. 2.16 изображен грузоподъемный механизм на основе неподвижного винта и движущейся части гайки — античная винтовая передача.

Современные винтовые передачи могут содержать как неподвижную гайку и подвижный винт, например в винтовом домкрате (рис. 2.17), так и неподвижный винт и подвижную гайку, например ходовые винты станков (рис. 2.18).

Винтовые передачи могут быть: скольжения, качения (когда гайка содержит канавки с помещенными туда шариками), планетарными роликовыми (перспективные передачи, обладающие большой точностью и жесткостью), волновые (для очень малых поступательных перемещений) и гидростатические (с малыми трением, износом и повышенной точностью).

У винтовых передач специфическое назначение — преобразование вращательного движения в осевое по оси винта и наоборот. Иногда пишут, что винтовые передачи преобразуют вращательное движение в поступательное, но это неточно, так как поступательное движение тела — это такое движение, когда линия, проведенная в теле, при перемещении остается параллельной самой себе (например, поступательное движение совершают педали велосипеда). При преобразовании вращательного движения в осевое получается большой выигрыш в силе и медленное осевое перемещение, при преобразовании осевого движения во вращательное — получение быстрого вращения от медленного осевого перемещения. Первый случай является предпочтительным, и за редкими исключениями (игрушки типа юлы, особые дрели и пр.) винтовые передачи применяются именно по этому назначению.

Рис. 2.17. Винтовой домкрат: 1 — рукоять; 2 — подвижный винт; 3 — неподвижная гайка; 4 — станина

Рис. 2.18. Винтовая передача с подвижной гайкой (стрелками показано направление движения): 1 — направляющая; 2 — неподвижный винт; 3 — подвижная гайка

 

Характерные области применения винтовых передач: поднятие грузов (в домкратах); осуществление процесса механической обработки (в станках); управление машинами (например, усилитель руля); точные делительные перемещения (в измерительном деле); перемещения в следящих системах и сервоприводах.

Ввиду специфичности назначения винтовой передачи конкурировать с ней могут разве только реечные передачи, а также разнообразные кривошипно-ползунные, кулисные и другие механизмы, преобразующие вращательное движение в прямолинейное. Однако малые перемещения и большие силы — вот реальное назначение винтовых передач.