1.8. Передачі гвинт – гайка Загальні відомості

Передачі гвинт – гайка застосовують для перетворення обертово­го руху у поступальний. Вони використовуються у різних галузях техніки – від точного приладобудування до важконавантажених при­водів натискних пристроїв прокатних станів, гвинтових пресів та підйомних механізм в кранів. Такі передачі створюють значні сили, забезпечують точні переміщення робочих органів різних верстатів та приладів або виконують функції регулювальних пристроїв.

На рис. 30.1 показані схеми передач гвинт – гайка. За схемою передачі на рис. 30,1,а обертовий рух гвинта 1 перетворюється в поступальний рух гайки 2, а за схемою на рис. 30.1,б, навпаки, обертовий рух гайки 2 перетворюється у поступальний рух гвинта 1. На схемі рис. 30.1,б показана передача для здійснення надзвичайно повільного поступального руху гайки 2 при обертанні гвинта 1. Тут гвинт має дві різьбові ділянки з малою різницею кроків різьби.

Передачі гвинт – гайка забезпечують великий виграш у силі та повільні переміщення, мають високу несучу здатність при малих габаритних розмірах, високу точність переміщень, простоту конструкції та виготовлення. До недоліків таких передач належать наявність великих втрат на тертя у гвинтовій парі, що спричинює значне спрацювання та низький ККД передачі.

Передачі гвинт – гайка за призначенням поділяють на силові і кінематичні, а за видом тертя – на передачі з тертям ковзання і передачі з тертям кочення. Останні мають високий ККД, але складні за конструкцією і досить дорогі у виготовленні.

Конструкції деталей передач гвинт – гайка

Гвинти та різьби. Гвинт у передачі гвинт – гайка являє собою циліндричну деталь значної довжини у порівнянні з діаметром, на певній ділянці якої нарізана різьба. Основні типи різьб, що застосовуються в передачах: трикутна різьба за ГОСТ 9150-81 (рис. 30.2,а) використовується у кінематичних передачах приладів через низький ККД (на ККД впливає кут профілю різьби α, який у трикутній різьбі дорівнює 60°); для силових передач застосовують трапецеїдальні різьби за ГОСТ 9484-81 (рис. 30.2, б), упорні різьби за ГОСТ 10177-82 (рис. 30.2, в) і прямокутні різьби (рис. 30.2, г).

Рис. 30.2.

Більш розповсюджена трапецеїдальна різьба, оскільки вона технологічна і має достатньо високу міцність. Упорна різьба може бути використана тільки для передачі з однобічним осьовим навантаженням, наприклад у підйомних пристроях. Прямокутна різьба нестандартизована через нетехнологічність її виготовлення, однак, зважаючи на підвищений ККД (кут профілю α = 0°), таку різьбу інколи використовують у передачах гвинт – гайка.

Основні параметри різьб такі (див. рис. 30.2): зовнішній діаметр різьби d, внутрішній діаметр d₁, середній діаметр d₂, крок різьби Р, робоча висота профілю різьби H₁, кут профілю α. Ці параметри різьб задаються у відповідних стандартах.

У розрахунках передач гвинт – гайка використовується і такий параметр, як кут ψ підйому витків різьби по її середньому діаметру, який визначається за формулою

,

де z – число заходів різьби.

Матеріал гвинтів повинен мати високу стійкість проти спрацювання. Гвинти, для яких не передбачене гартування, виготовляють із сталей 45, 50 або А45, А50 (із вмістом 0,15-0,50 % свинцю); гвинти, для яких передбачається гартування, можна виготовляти із сталей 65Г, 45Х та ін. Високу стійкість проти спрацювання забезпечує азотування, яке можна використовувати для сталей 18ХГТ, 40ХФА.

Гайки у більшості випадків мають форму втулки або корпусу з відповідними опорними поверхнями для запобігання переміщенню або провертанню (рис. 30.3).

У передачах, в яких ставляться вимоги компенсації спрацювання і зменшення зазорів, застосовують гайки регульованої конструкції, наприклад розрізні (рис. 30.3, а) або складні підпружинені (рис. 30.3, б).

Щоб зменшити втрати на тертя при швидкостях ковзання v_s > 6 м/с, гайки слід виготовляти з олов'яних бронз БрОІОФІ, БрОбЦбСЗ та ін., а при малих швидкостях та незначних навантаженнях – із антифрикційного чавуну марок АЧВ-1, АЧС-3 або сірого чавуну СЧ 15, СЧ20.

У відповідальних приводах високої точності для підвищення ККД застосовують передачі гвинт – гайка кочення (рис. 30.3,в), де контакт гвинта і гайки здійснюється через тіла кочення – кульки або ролики. В таких передачах при обертанні гвинта кульки перекочуються по гвинтових рівцях на гвинті та у гайці і циркулюють по спеціальному обвідному каналу у гайці (на рис. 30.3,в не показаному), повертаючись у робочу зону. Відомі також інші різновидності і конструкції гайок для передач гвинт – гайка.