Передача винт-гайка

Передача винт — гайка состоит из винта 1 и гайки 2, соприкасающихся винтовыми поверхностями.

Предназначена передача винт — гайка для преобразо­вания вращательного движения в поступательное.

Различают два типа передач винт — гайка.

1. Передачи трения скольжения или винтовые пары трения скольжения;

2. Передачи трения качения или шариковые винтовые пары (рис. 4.4).

Ведущим элементом, как правило, является винт, ведо­мым — гайка. Передача винт — гайка конструктивно мо­жет быть выполнена:

а) с вращательным движением винта и поступательным движением гайки;

б) с вращаю­щимся и одновременно поступательно перемещающимся винтом при неподвижной гайке;

в) с вращатель­ным движением гайки 1 и поступательным движением винта;

применение

Передачи винт — гайка находят применение в устрой­ствах, где требуется получать большой выигрыш в силе, например в домкратах, в винтовых прессах, в нагрузочных устройствах испытательных машин, в механизмах подач металлорежущих станков или в измерительных и других механизмах для точных делительных перемещений.

Винтовая линия (и соответственно резьба) может быть правой и левой. Правая винтовая линия идет слева направо и вверх, левая — справа налево и вверх. Наи­более распространенной в машиностроении является правая резьба.

Изготовление

Длинные винты делают составными путем свинчивания

В передаточных (грузовых и ходовых) винтах чаще применяют трапецеидальную резьбу со сред­ним шагом. Резьбу с мелким шагом применяют для дели­тельных перемещений повышенной точности, струпным — при тяжелых условиях работы силовой передачи.

Для винтов, находящихся под действием больших одно­сторонних нагрузок, применяют упорную резьбу. Реже для передаточных винтов применяют прямоугольную резьбу.

Для шариковых винтовых пар применяют специальные профили резьб.

Конструкции винтов должны удовлетворять общим требо­ваниям, предъявляемым к конструкциям валов, т. е. не иметь резких переходов, кольцевых выступов большого диаметра и т. п.

Материал винтов — сталь 45, 50, Ст4, Ст5, У10, 40Х, 40ХГ, 40ХВГ, 65Г и др.

Для уменьшения трения и износа резьбы гайки передачи изготовляют из бронз (БрОФ10-1, БрОЦС6-6-3, БрАЖ 9-4 и др.), а также из серого (СЧ 18-36, СЧ 21-40) и антифрикционного чугуна (АЧВ-2, АЧК-2). Для уменьшения расхода бронзы гайки делают из двух металлов — корпус гайки — из стали или чугуна, рабочую часть гайки — из бронзы, а иногда из баббита.

Достоинства

- возможность получения большого выигрыша в силе;

- высокая точность перемещения;

- плавность и бесшумность работы;

- большая несущая способность при малых габаритных размерах.

- простота конструкции.

Недостатки

- большие потери на трения и низкий КПД;

- затруднительность применения при больших частотах вращения.

ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Червячная передача (рис. 5.1) — механизм для передачи вращения между валами посредством винта (чер­вяка 1) и сопряженного с ним червячного колеса 2.

Гео­метрические оси валов при этом скрещиваются под углом 90° (возможны и другие углы, отличные от 90°, но они встре­чаются редко).

Ведущим элементом обычно является чер­вяк; как правило, это винт с трапецеидальной резьбой; ведомым — червячное колесо с зубьями особой формы, получаемыми в результате взаимного огибания с витками червяка.

Различают два вида червячных передач:

а) цилиндрические (с цилиндрическими червяками, рис. 5.1; 5.3);

б) глобоидные (с глобоидными червяками, рис. 5.2). Червячные передачи применяют при небольших и сред­них мощностях в разных отраслях машиностроения.

В зависимости от формы профиля витка различают:

а) архимедов червяк (рис. 5.4, а); это цилиндрический червяк, торцовый профиль витка которого является архи­медовой спиралью (этот червяк подобен винту с трапецеидальной резьбой);

б) эвользентный червяк; имеет эвольвентный профиль витка в его торцовом сечении (как у косозубого колеса);

в) конволютный червяк; это такой червяк, у которого торцовый профиль витка является удлиненной или укоро­ченной эвольвентой.

В машиностроении из цилиндрических червяков наибо­лее распространены архимедовы червяки. Их можно наре­зать на обычных токарных или резьбофрезерных станках.

По количеству витков червяки делят на однозаходные и многозаходные, по направлению витка — левые или пра­вые. Наиболее распространено правое направление с числом витков червяка, зависящим от передаточного числа.

С увеличением числа витков, червяка возрастает угол подъема винтовой линии, что повышает КПД передачи. Поэтому однозаходные (одновитковые) червяки не всегда рекомендуется применять.

В большинстве случаев червяки изготовляют за одно целое с валом, реже — отдельно от вала, а затем закрепляют на нем.

Червячное колесо 2 в отличие от косозубых зубча­тых колес имеет вогнутую форму зуба, способ­ствующую облеганию витков червяка. Направление и угол подъема зубьев червячного колеса соответствуют направле­нию и углу подъема витков червяка.

Червячные колеса изготовляют цельными или сборными. Минимальное число зубьев колеса определяют из ус­ловия отсутствия подрезания и обеспечения достаточной величины поверхности зацепления. Для силовых передач рекомендуется принимать = 28, во вспомогательных кинематических передачах = 17-18. Максимальное число зубьев не ограничено, но в силовых передачах чаще принимают 50—60 (до 80). В кинематических переда­чах может доходить до 600—1000.

Материалы червячной передачи.

Материалы в чер­вячной передаче должны иметь в сочетании низкий коэф­фициент трения, обладать повышенной износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Обычно это разно­родные материалы.

Червяки изготовляют в основном из стали марок 40, 45, 50 (реже — 35, Ст5) с закаткой HRC 45-55; 15Х, 20Х, 40Х, 40ХН, 12.ХНЗ, 18ХГТ с цементацией и закалкой до HRC 58—63.

В неответственных тихоходных передачах для червяков применяют серый чугун.

Червячные колеса (или их венцы) изготовляют только из антифрикционных сплавов. При скоростях скольжения

- до 2 м/с и больших диаметрах колес можно использовать чугуны марок СЧ 15-32, СЧ 18-36, СЧ 21-40;

- до 6 м/с применяют алюмиминиево-железные бронзы БрАЖ9-4 (при этом червяк дол­жен иметь твердость HRC 45)

до 25 м/с и длительной работе без перерыва применяют оловянную бронзу БрОФ10-1, оловянно-никелевую бронзу БрОНФ.

Для силовых передач малой мощности и в приборах колеса могут быть изготовлены из древеснослоистых плас­тиков (ДСП), текстолита, капрона, нейлона.

Достоинства червячных передач:

1) возможность получения больших передаточных чисел (одной парой от 8 до 100, в кинематических передачах — до 1000);

2) плавность и бесшумность работы;

3) возможность выполнения самотормозящей передачи (ручные грузоподъемные тали);

4) компактность и сравнительно небольшая масса кон­струкции передачи. Недостатки:

1) сравнительно невысокий КПД (0,7—0,85, а в само­тормозящих передачах - до 0,5);

2) сильный нагрев передачи при длительной работе;

3) необходимость применения для колеса дорогих анти­фрикционных материалов;

4) небольшие по сравнению с зубчатой передачей пере­даваемые мощности (до 200 кВт, чаще — до 50 кВт).