9. Расчет цапфы с гайкой, траверсы и вставной гайки

Гайка чаще всего, вставляется в корпус механизма и под действием нагрузки висит на буртике, т.е. она выполняется как отдельная деталь из антифрикционного материала, в некоторых случаях резьба нарезается непосредственно в корпусной детали. Материал цапфы совпадает с материалом гайки винтовой пары, если резьба нарезается непосредственно в цапфе. Если в конструкции предусмотрена вставная гайка материал цапфы может отличаться от материала гайки. Цапфы, траверсы и корпус гайки рекомендуется изготовлять из стали марок – Ст.3, Сталь 20, 30, 40.

9.1 Расчет цапфы с гайкой

Определяем наружный диаметр гайки при изготовлении ее в корпусной детали по формуле:

(25)

Округляем согласно табл. 10.

Вычисляем диаметр цапф исходя из условия прочности на изгиб:

(26)

где В – максимальное расстояние между захватами съемника, мм, (задано).

[σ_F]^Ц – допускаемое напряжение изгиба для материала цапфы, Н/мм²,

m – число захватов съемника.

Округляем согласно табл. 10.

Далее определяется значение высоты гайки H_Г по формуле

H_Г =d_Ц +(4…6)>P·z (27)

Расчетное значение H_Г округляется в большую сторону до числа, взятого из табл. 10.

Производим проверочный расчет гайки с цапфами на изгиб в сечении, ослабленном отверстием под винт по условию

(28)

Если условие не выполняется, либо задаемся другим материалом цапфы, либо увеличиваем высоту гайки. Окончательное значение высоты гайки округляем согласно табл. 10.

Когда высота гайки H_Г > zР то не обязательно нарезать резьбу по всей высоте гайки, можно нарезать нужное количество витков только у торцов гайки.

9.2 Расчет вставной гайки и траверсы

Определяем наружный диаметр вставной гайки (рисунок 4) по формуле:

(29)

Допускаемые напряжения растяжения материала гайки для стали, бронзы рассчитываются по формуле (1), а для чугуна:

(30)

где - предел прочности чугуна.

Определяем диаметр и высоту фланца гайки:

(31)

(32)

где и - допускаемые напряжения смятия и среза материала гайки.

Рисунок 4 – Вставная гайка

Далее определяется значение высоты гайки H_Г по формуле:

H_Г =Рz, мм (33)

Расчетное значение H_Г округляется в большую сторону до числа, взятого из табл. 10.

Определяем диаметр корпуса гайки:

(34)

где [σ_см]^Т - допускаемое напряжение смятия для материала цапфы, Н/мм²

Вычисляем диаметр цапф исходя из условия прочности на изгиб:

(35)

где В – максимальное расстояние между захватами съемника, мм, (задано).

[σ_F]^Т – допускаемое напряжение изгиба для материала траверсы, Н/мм²,

m – число захватов съемника, m=2..4.

Округляем согласно табл. 10.

Определяем высоту корпуса гайки из условия:

(36)

Для исключения проворачивания вставной гайки относительно корпуса ее фиксируют при помощи штифта (рисунок 6).

Рисунок 6 – Вариант фиксация гайки штифтом

Диаметр штифта находят из условия прочности на срез:

(37)

где - значение допускаемого напряжения среза материала штифта;

i - количество штифтов, i =1…4.

Полученное значение округляется в соответствии с таблицей 10.

Затем проверяют условие прочности на смятие:

(38)

где - длина штифта, .