3.10. Передача винт-гайка

3.10.1. Общие сведения

Передача винт-гайка служит для преобразования вращатель­ного движения в поступательное. Она обеспечивает высокую нагру­зочную способность и жесткость, точность и долговечность, боль­шое передаточное число и компактность. В механизмах с трением скольжения легко осуществляется самоторможение, а передачи с трением качения имеют высокий КПД превышающих иногда 90 %.

Эти достоинства определяют область применения винтовых передач. В домкратах, винтовых прессах, нажимных устройствах прокатных станов — эти передачи используются в качестве грузовых: они передают высокие усилия при сравнительно малых скоростях. В станках, измерительных приборах и машинах винтовые передачи широко используются для установочных, рабочих и холостых переме­щениях, в том числе и весьма точных. Здесь к винтовой паре предъявляется требование высокой износостойкости и длительного сохранения точности.

К недостаткам передач винт-гайка следует отнести большие потери на трение и низкий КПД в передачах скольжения. Ско­рость скольжения в резьбе обычно в 10  40 раз выше скорости осевого перемещения.

Передачи винт-гайка делятся на передачи скольжения (рис. 11) и качения (рис. 12), последние подразделяются на шариковые (ШВМ), и роликовые (РВМ). Винтовые механизмы в на­стоящее время получают все большее распространение.

Передачи скольжения сохранили применение ввиду своей просто­ты. В отличие от крепежных резьб, в которых важна повышенная, на­дежность против самоотвинчивания, в передачах винт-гайка (гру­зовых и ходовых винтах) важно малое трение. Поэтому для та­ких винтов применяют резьбы с малым углом профиля — трапецеидальные резьбы. Для реализации очень точных перемещений приме­няют трапецеидальные резьбы с уменьшенным углом профиля и пря­моугольные резьбы, преимуществом которых является меньшее вли­яние радиальных влияний винта на точность перемещений и мень­шие потери на трение.

Для винтов, подверженных большим односторонним осевым нагрузкам (прессы, нажимные устройства прокатных станов) применяют упорную резьбу.

Рис. 11. Гайки скольжения

Рис. 12. Шариковая пара винт-гайка

ВИНТОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ ВИНТ-ГАЙКА в первую очередь должны обладать высокой износостойкостью и хорошей обрабатываемостью. Винтовые, не подвергаемые закалке, изготавливают из сталей 45, 50 или А50, А40Г, подвергаемые закалке выполненной из сталей 65Г, 40Х. Высокую износостойкость обеспечивает азотирование рабочей поверхности винтов.

Материал гаек для винтовых передач — оловянистые бронзы Бр. ОФ 10-1, Бр. ОЦС 6-6-3, а при малых скоростях и нагрузках - антифрикционный чугун.

Наиболее часто передачу винт-гайка выполняют с вращающим­ся винтом и поступательно перемещаемой гайкой, однако есть конструкции с вращающимся и одновременно поступательно переме­щаемым винтом при неподвижной гайке (простые домкраты), а также с вращающейся гайкой и поступательно перемещаемым винтом.

К винтовым передачам металлорежущих станков часто предъяв­ляется требование периодической или непериодической — автомати­ческой — компенсации износа резьбы и уничтожение осевой игры (мертвого хода). С этой целью вместо одной гайки устанавливают две раздвигаемые клином или пружиной гайки (рис. 12,в). Гайки на винтах токарно-винторезных станков делают разъемными для возможности расцепления гайки и ходового винта при обработ­ке деталей, не имеющих резьбы.

Для получения очень медленных перемещений применяют винты с дифференциальной резьбой, то есть с двумя резьбами одного направления, но с разными шагами. При повороте таких винтов на один оборот подвижный узел (гайка) перемещается на величину, равную разности шагов резьб, которая может быть очень малой.

В отдельных случаях применяют передачи дифференциального типа с вращением и винта и гайки. Эти передачи позволяют осу­ществлять привод и сложение движений от двух источников. Напри­мер, в металлорежущих станках привод рабочей подачи часто осуществляется от главного двигателя вращением винта, а быстрый отвод и подвод от другого двигателя — вращением гайки, или на­оборот.