Глава 11 передача винт—гайка

§ 11.1. Общие сведения

Передачей винт—гайка называется механическая передача, состоящая из винта и гайки и Предназначенная для преобразования вра­щательного движения в поступательное или наоборот.

Достоинства передачи винт—гайка: простота, компактность и технологичность конструкции, большой выигрыш в силе, возможность получения медленного движения при высокой точности перемещений, большая нагрузочная способность, плавность и бесшумность работы.

Недостатки передачи заключаются в значительном трении в резьбовой паре, вызывающем повышенный ее износ и сравнительно низ­кий КПД. Скорость скольжения в резьбовой паре больше скорости осево­го перемещения в 10—40 раз.

Передача винт—гайка применяется в металлорежущих станках (меха­низмы подачи), винтовых прессах, грузоподъемных машинах, прокат­ных станах, тисках, домкратах, измерительных приборах, рабочих органах роботов и др.

Конструкция деталей. Пере­дачи винт—гайка делятся на пе­редачи скольжения (рис.11.1) и передачи качения (рис. 11.2).

Винты передачи делятся на грузовые, применяемые для создания больших осевых сил, и ходовые, применяемые для осущест­вления точных перемещений.

Винты силовых передач при реверсивной нагрузке имеют трапецеи­дальную резьбу, имеющую более высокий КПД благодаря меньшему углу профиля (см. гл. 3). Для получения точных перемещений в механизмах приборов применяют треугольную резьбу с мелким шагом. Прямоуголь­ная резьба, в которой трение наименьшее, не имеет широкого примене­ния, так как она нетехнологична (ее нельзя фрезеровать и шлифовать).

Гайки винтовой пары скольжения могут быть цельными (для гру­зовых или неточных ходовых винтов) и составными (для механизмов точных перемещений). На рис. 11.1 показана составная гайка, имеющая возможность устранения зазора в резьбе за счет смещения подвижной части гайки относительно неподвижной. Гайка ходового винта токарно-винторезного станка (маточная гайка) имеет разъем по диаметральной плоскости, что дает возможность периодического расцепления винта и гайки.

Чтобы обеспечить износостойкость передачи и увеличить ее КПД, материалы винта и гайки должны представлять собой антифрикци­онную пару. Поэтому винты изготовляют из углеродистых или леги­рованных сталей, а гайки делают из алюминиевых и оловянных бронз, серого или антифрикционного чугуна; винты ответственных передач за­каливают, азотируют, а резьбу шлифуют. Рабочие поверхности винта и гайки в зависимости от условий работы передачи смазывают пластичным или жидким смазочным материалом.

Для уменьшения трения и износа применяют шариковые винтовые пары качения (рис. 11.2), имеющие высокую нагрузочную способность, малые потери на трение и высокую кинематическую точность. В таких винтовых парах шарики циркулируют по замкнутому каналу, соединяю­щему первый и последний витки винтовой канавки гайки.

На рис. 11.3 показан ручной винтовой пресс, позволяющий создавать давление в несколько десятков килоньютонов. Винт имеет однозаходную резьбу с малым углом подъема, чтобы обеспечить самоторможение и большой выигрыш в силе.

На рис. 11.4 изображена ручная дрель, у которой ведущее звено — гайка 1 — перемещается возвратно поступательно вдоль винта 2, приводя во вращение закрепленное в патроне 3 сверло 4; вместо сверла может быть поставлена отвертка. Резьба винта многозаходная с большим углом подъема.

На рис. 11.5 показана схема рулевого управления речного судна. При вращении штурвала 1 вращается винт 2, имеющий на одном конце левую, а на другом — правую резьбу; гайки 3, перемещаясь поступательно в противоположные стороны посредством тяг 4 поворачивают руль.

На рис. 11.6 показана схема электрифицированного дом­крата. Электродвигатель через зубчатые передачи передает вращение винтам 1, имеющим правую и левую резьбу, и смонтированным на упорных подшипниках 3. При своем вращении винты 1 поднимают и спускают платформу 2 с грузом.

За один оборот винтов груз получает осевое перемещение, равное ходу резьбы (для однозаходных резьб ход равен шагу). Зная частоту вращения вала электродвигателя и передаточные числа зубчатых передач, легко вычислить скорость платформы.

На рис. 11.7 изображен ручной домкрат, состоящий из литого чугун­ного корпуса 1, стального винта 2 с однозаходной резьбой, бронзовой гайки 3 и опорной чашки 4; вращающий момент на винте создается с по­мощью рукоятки 5. Домкрат является простейшим устройством, имею­щим весьма широкое применение.