83. 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 угол подъема винтовой линии резьбы, лежащей на среднем цилиндре;

угол трения в резьбе: ( М — коэффициент трения в резьбе, зависящий от скорости скольжения:

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 HRC₃ 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 Бр 010Ф0,5, Бр 06Ц6СЗ (для прецизионных передач), антифрикционный чугун (для неот­ветственных гаек).

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 1O...2O⁰.

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 (Па):

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

С учетом соотношений между параметрами гайки получают

где допускаемое давление в контакте: для точных передач с бронзовой гайкой в токарно-винторезных и резьбонарезных станках Па, для других передач с такой же гайкой Па, для передач с чугунной гайкой

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

(8. 10)

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

С учетом допуска на шаг резьбы ограничивают 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

(8.11)

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

Допускаемое приведенное напряжение назначают, исходя из предела те­кучести материала винта: и по зависимости (8.11) находят его требуемый диаметр

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

(8.12)

где / — момент инерции поперечного сечения стержня винта; v — коэффи­циент длины (когда оба конца винта заделаны, v = 0,5, при одном заделанном и другом шарнирном v = 0,7, при обоих шарнирных v = 1).

Требуемый диаметр находят по зависимости (8.12) с учетом необходимо­го запаса устойчивости я п = 2,5...4 ( Большие значения запаса устойчивости берут при действии на винт поперечных сил.