2.11. Передача гвинт-гайка

Передачу гвинт-гайка застосовують для перетворення обертального руху у поступальний.

Порівняльна характеристика передачі гвинт-гайка:

а) переваги:

- можливість отримання повільного руху та високої точності переміщень;

- проста та недорога кострукція передачі;

- компактність;

б) недолік – низький коефіцієнт корисної дії.

Рис.2.11.1. Кінематични схема передачі гвинт-гайка.

1 –гвинт, 2 – гайка, 3 – повзун, 4 – направляюча.

Основні параметри різьби гвинтової пари (гвинта та гайки), що необхідні для розрахунків передачі, приведені на рис.2.11.2.

Рис.2.11.2. Основні параметри різьби гвинтової пари.

d – зовнішній діаметр різьби, d₁ – Внутрішній діаметр різьби, d₂ – середній діаметр різьби, H – висота гайки.

Основною причиною виходу з ладу гвинтів і гайок є зношення різьби.

Критерієм зносостійкості різьби гвинтової пари приймають тиск між різьбами гвинта і гайки q, який не повинен перевищувати допустимого *значення, що залежить від матеріалів гвинтової пари та умов експлуатації. Умова зносостійкості при цьому записується у вигляді:

,

де F – осьова сила,що діє на гвит і гайку;

d₂ – середній діаметр різьби;

H – висота гайки.

Проектний розрахунок зводиться до визначення середнього діаметру різьби з умови зносостійкості:

.

2.12. Осі та вали

2.12.1. Призначення, конструкції та матеріали

Деталі машин, що обертаються (зубчасті колеса, шківи, барабани тощо), встановлюють на осях або валах.

Рис.2.12.1 – Конструкції осей Рис.2.12.2 – Конструкції валів

Осі – це деталі, призначені для підтримки деталей, що обертаються. Вони не передають обертового моменту, і зазнають впливу тільки згинальних моментів.

За способом установки осі поділяють на нерухомі та рухомі.

Нерухома вісь під час роботи не обертається, а обертаються насаджені на ній деталі. Рухомі осі обертаються разом з закріпленими на них деталями.

При однаковому зовнішньому навантаженні діаметри рухомих осей більші, ніж нерухомих. Однак рухомі осі забезпечують кращу роботу підшипників.

За конструкцією осі бувають гладкі (рис.2.12.1,а) і ступінчасті (рис.2.12.1,б), суцільні (рис.2.12.1, а) і порожнисті (рис.2.12.1, б).

Вали – це деталі, призначені для передачі обертових моментів вздовж своєї осі та для підтримки деталей машин, що обертаються.

За формою геометричної осі розрізняють вали прямі (рис.2.12.2, а), колінчасті (рис.2.12.2, б) і гнучкі (рис.2.12.2, в). Гнучкий вал складається з декількох щільно навитих шарів сталевого чи бронзового дроту 2. Внутрішній шар дроту навивається на сердечник 1, який може бути видалений з вала або залишений у нього всередині. Сусідні шари мають протилежний напрямок навивки. Гнучкий вал укладають у броню 3 (металеву або із шарами тканини і гуми). Найбільше застосування мають прямі вали. Прямі вали бувають постійного діаметра по всій довжині (наприклад, трансмісійні) і ступінчасті (рис.2.12.2, а).

Іноді вали виготовляють заодно з шестернями, черв'яками, тощо. Вали можуть бути суцільними і порожнистими.

Опорні ділянки валів називають цапфами. Кінцеві цапфи (рис.2.12.3, а) називають шипами, проміжні (рис.2.12.3, б) – шийками.

Цапфи валів і осей, що працюють у підшипниках ковзання, виконують циліндричними, конічними та сферичними (рис.2.12.3).

Рис. 2.12.3. Конструкції цапф Рис. 2.12.4 – Конструкції п’ят

Цапфи, що сприймають осьові навантаження, називають п'ятами. П'ята – опорна частина вала, розташована в його торці (рис. 2.12.4). П'яти бувають плоскими (рис.2.12.4,а,б), конічними (рис. 2.12.4,в) і гребінчастими (рис.2.12.4, г).

Перехідні ділянки валів між, сусідніми ступінями різних діаметрів найчастіше виконують з канавкою для виходу шліфувального круга в процесі обробки (рис.2.12.5, а) чи з галтеллю (рис. 2.12.5, б). Торці валів для полег-шення установки на них обертових деталей машин і попередження травмування роблять з фасками (рис.2.12.3, а,в).

Рис. 2.12.5. Перехідні ділянки валів

Основними матеріалами для валів і осей є вуглецеві та леговані сталі, які мають високу міцність, добре обробляються на верстатах, дозволяють легко одержати необхідні циліндричні заготовки шляхом прокатки. Вали та осі, для яких основним критерієм є жорсткість, не піддають термообробці. Вони виготовляються з вуглецевих сталей Ст.4, Ст.5, Сталь 25, 30, 35, 40, 45. Осі і вали, до несучої здатності і довговічності робочих поверхонь яких пред'являються підвищені вимоги, виготовляють із середньовуглецевих чи легованих сталей 35, 40, 40Х, 40ХН та ін. Для підвищення зносостійкості цапф валів, що обертаються в підшипниках ковзання, вали виготовляють зі сталей 20, 20Х, та інших з наступною цементацією і загартуванням цапф. Відповідальні важконавантажені вали виготовляють з легованих сталей 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ тощо. Важконавантажені вали складної форми, наприклад колінчасті вали двигунів, виготовляють також з чавуну.