50. Передача винт-гайка скольжения

В зависимости от назначения станка, его конструкции и габарит­ных размеров применяют различные виды тяговых устройств.' Пара винт—гайка скольжения отличается:

1) малым шагом при применении в качестве тягового устройства однозаходных ходовых винтов, что обусловливает высокую редукцию

и малый крутящий момент на ходо­вом винте:

Q-тяговая сила, р-шаг винта,

β - угол подъёма винтовой линии резьбы, лежащей на среднем диаметре; р = З/11° —угол трения в резьбе; р = arctgм, м = = 0,05/0,2 — коэффициент трения, зависящий от скорости скольжения;

2) самотормбжением при одно- и двухзаходных винтах, что позволяет применять эту пару для установоч­ных движений под нагрузкой и для вертикальных перемещений с целью более надежной фиксации подвиж­ного узла.

Недостатком передач винт—гайка скольжения является наличие сме­шанного трения и связанное с ним изнашивание, а также низкий КПД одно- и двухзаходных винтов (рис. 14.17).

Поскольку точность винтовой пары скольжения определяется в основном винтом (износ гайки мало влияет на ее кинематическую точность), материал ходового винта должен обеспечивать длительное сохранение точности. Это достигается его высокой поверхностной твердостью. Материал ходового винта и гайки выбирают в зависи­мости от назначения винтовой пары, класса ее точности и требуемой термообработки., Для их изготовления применяют следующие мате­риалы:

азотируемые стали (40ХФА, 18ХГТ), которые после азотирования на глубину 0,5 мм обеспечивают высокую износостойкость и стабиль­ность размеров; HRC₃53—58;

высокоуглеродистые стали (8ХВ, ХВГ, 7ХГ2ВМ, У10А, У12А) для неупрочненных ходовых винтов, подвергаемых объемной или поверхностной закалке с нагревом токами высокой частоты; HRC₃50—60;

ср.еднеуглеродистые стали (45, 50) для неответственных винтов; гайки для ходовых винтов прецизионных станков изготовляют из оловянистых бронз БрОФ10-0,5 или БрОЦС 6-6-3; для неответ­ственных передач — из антифрикционного чугуна; в целях экономии оловянистой бронзы крупные гайки выполняют биметаллическими (из стального корпуса и центробежным способом залитой бронзы, на которой затем нарезают резьбу).

Ходовые винты выполняют со стандартной резьбой трапецеидаль­ного профиля (угол профиля 30°). Преимуществом этой резьбы перед резьбой прямоугольного профиля является возможность ее фрезе­рования и шлифования; недостатком — возникновение погрешностей шага при радиальном биении ходового винта станка и поперечных колебаний от прогиба под действием собственного веса. В связи с этим в прецизионных станках применяют резьбы с меньшим углом профиля (10—20°). Другим направлением повышения точности винтовых передач является применение в гайке центрирующих втулок (рис. 14.8, а).

Для регулирования и устранения зазора в резьбе гайку выпол­няют из двух частей, одна из которых' неподвижно прикреплена к столу или суппорту, а другая может смещаться в осевом направле­нии. Изменяя толщину прокладки 4, установленной между гайками, в передаче можно полностью устранить зазор. Однако в процессе эксплуатации или изнашивания резьбы гаек и винта необходимо периодически производить регулировки. Применяют и другой способ устранения зазора в передачах, когда при неизменном осевом рас­положении гаек изменяется их относительное угловое положение.

Длинные ходовые винты могут быть составными для того, чтобы обеспечить надежное и точное соединение отдельных секций, длину которых выбирают от 600 до 1500 мм. Наибольшее распространение получили ходовые винты диаметром от 20 до 60 мм, в тяжелых стан­ках встречаются винты диаметром до 200 мм.

Рис.1 Передача винт-гайка а) скольжения б)качения

Передача винт—гайка предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. В ней используют пары винт—гайка скольжения или качения.

Достоинствами передачи винт—гайка скольжения являются большой выигрыш в силе, высокая точность перемещений, ма­лые размеры, возможность обеспечения самоторможения, что позволяет широко использовать ее в грузоподъемных меха­низмах, например в винтовых домкратах, в механизмах подач станков и приводах роботов, а также в измерительных и регулировочных механизмах.

К недостаткам передачи винт-гайка скольжения следует отнести низкий КПД в передачах скольжения, невозможность получе­ния больших скоростей поступательного движения.

 

Передачи скольжения до сих пор находят широкое примене­ние вследствие сравнительной простоты конструкции и отрабо­танной технологии получения резь­бы. С целью повышения КПД в пе­редачах    винт—гайка скольжения используют резьбы, имеющие пони­женный приведенный коэффициент трения. К ним относят­ся трапецеидальные и упорные резь­бы с углами рабочего про­филя соответственно 15 и 3°. Трапе­цеидальная резьба в основном  диа­пазоне   диаметров   бывает   мелкая, средняя и крупная. В передачах ис­пользуют в основном среднюю резь­бу. Мелкую резьбу применяют в ме­ханизмах, где требуется повышенная точность перемещений, например в микрометрах, крупную — когда передача плохо защищена от пы­ли и грязи и подвержена износу.Упорные резьбы применяют, ког­да на передачу действует односто­ронняя нагрузка, например в на­жимных устройствах прокатных станов.

В паре винт—гайка скольжения для повышения износос­тойкости и снижения склонности к заеданию материал одной из деталей должен быть антифрикционным. Поэтому обычно используют стальные винты в сочетании с бронзовыми, реже чугунными гайками. Для изготовления винтов применяют стали 45, 50 улучшенные, стали 65Г, 40Х с закалкой и после­дующей шлифовкой, стали 40ХФА, 18ХГТ с азотированием для уменьшения искажения формы и размеров винтов в ре­зультате закалки. Гайки выполняют из оловянистых бронз, например БрО10Ф1, в менее ответственных конструкциях из безоловянистого сплава ЦАМ 10-5, а при малых скоростях скольжения и нагрузках используют антифрикционный чу­гун.

Основной причиной отказа передач винт-гайка является износ резьбы. Для обеспечения сопротивления изнашиванию ограничивают давление в резьбе

 где F – осевая сила, d₂ – средний диаметр резьбы, H₁ – рабочая высота профиля, z=H_г/P – число витков резьбы, приходящаяся на высоту гайки.

Эта формула неудобна для практического использования, т.к. резьбы геометрически подобны, то вводят коэффициенты    (рабочей высоты винта) и   (высоты гайки).