![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
- •Isbn 5-7723- Севмашвтуз, 2008 г. Оглавление
- •Введение
- •1. Общие сведения о винтовых механизмах
- •2. Обзор конструкций винтовых механизмов
- •2.1 Домкраты.
- •2.2 Натяжные устройства.
- •2.3 Нажимные устройства.
- •2.4 Зажимные механизмы.
- •3 Расчет элементов передачи «винт-гайка»
- •Исходные данные:
- •3.1 Выбор типа резьбы
- •3.2 Определение размеров резьбы по условию износостойкости
- •3.3 Проверка на самоторможение
- •3.4 Выбор конструкции пяты
- •3.5 Проверка винта на устойчивость
- •3.6 Расчет прочности винта
- •3.7 Проектирование гайки
- •3.8 Проектирование привода винтового механизма
- •3.9 Расчет параметров передачи
- •4 Общие указания по выполнению работы
- •4.1 Цели и задачи проектирования
- •4.2 Общие рекомендации по проектированию
- •4.3 Оформление расчетно-пояснительной записки и чертежей
- •4.4 Порядок защиты работы
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Литература
- •Приложения
- •Профиль и основные размеры трапецеидальной резьбы (гост 24738-81)
- •Профиль и основные размеры упорной резьбы (гост 10177-82)
- •Приложение 2
- •Толщины листовой горячекатанной стали (гост 19903-74)
- •Радиусы закруглений сопряженных валов и втулок
- •Проточки и фаски для трапецеидальной однозаходной резьбы (гост 10549-63)
- •Маховички со спицами (мн 8-64)
- •Рукоятки вращающиеся (мн 5-64)
- •Ручки шаровые (мн 6-64)
- •Шпонки призматические (гост 23360-78)
- •Болты повышенной точности с шестигранной головкой (гост 7805-70) и с шестигранной уменьшенной головкой (гост 7808-70)
- •Длины болтов по гост 7805-70 и гост 7808-70
- •Винты установочные с коническим (гост 1476-93) и цилиндрическим концами (гост 1478-93)
- •Гайки шестигранные (гост 5915-70) и гайки шестигранные с уменьшенным размером под ключ нормальной точности (гост 15521-70)
- •Шайбы (гост 11371-68) и шайбы увеличенные (гост 6958-68)
- •Шайбы пружинные (гост 6402-70)
- •Бабкин Александр Иванович
1. Общие сведения о винтовых механизмах
Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное (реже наоборот). Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки.
Винтовые пары в механизмах могут быть парами скольжения или качения, кроме того, выполняются винтовые механизмы с гидростатическими винтовыми парами. Они могут быть с ручным или механическим приводом. Наименьшим КПД обладают пары скольжения (примерно 0,3), пары качения и гидростатические пары имеют более высокий КПД (до 0,9).
В заданиях к работе предлагаются только механизмы с ручным приводом, для которых значение КПД не имеет большого значения, поэтому далее рассматриваются только винтовые пары скольжения. Информацию о винтовых парах качения и гидростатических парах можно найти в литературе по деталям машин.
1.1 Достоинства и недостатки винтовых механизмов
Винтовые пары скольжения обладают рядом преимуществ:
Простота конструкции и изготовления;
Компактность при высокой несущей способности;
Высокая надежность;
Большой выигрыш в силе;
Плавность и бесшумность работы;
Возможность медленного и точного перемещения.
Недостатки винтовых пар скольжения:
Повышенный износ из-за трения;
Большие потери на трение и низкий КПД;
Невозможность применения при больших скоростях.
1.2 Область применения
Основные области применения винтовых механизмов
Домкраты – грузоподъемные устройства, для подъема груза на небольшую высоту, используемые для выполнения монтажных и ремонтных работ;
Прессы – нажимные устройства для создания воздействующей силы на обрабатываемое изделие;
Зажимные устройства – зажимы, прижимы, струбцины, тиски – устройства для фиксации обрабатываемого изделия;
Натяжные устройства – служат для создания и поддержания постоянным натяжения гибкого тягового органа в машинах непрерывного транспорта, цепных и ременных передачах и т.д.
1.3 Исполнения винтовых механизмов
Исполнения винтовых механизмов могут быть:
С вращающимся винтом и поступательно движущейся гайкой. Такие передачи применяются, например, в винтовых стяжках – талрепах, в станках для подач рабочего инструмента, в нажимных и натяжных устройствах.
С вращающимся и поступательно передвигающимся винтом при неподвижной гайке. Домкраты, винтовые прессы, натяжные устройства.
С вращающейся гайкой и поступательно перемещающимся винтом, например в механизмах изменения вылета кранов стрелового типа.
С поступательно движущимся винтом и вращающейся гайкой. В таких механизмах применяется резьба с большим углом наклона винтовой линии. Такие механизмы используются крайне редко.
1.4 Конструкция винтов и гаек
Основные элементы любой винтовой пары это винт и гайка.
Винты представляют собой стержни с нанесенной на них резьбой. Концевые участки винтов имеют участки, предназначенные для крепления других элементов винтовой пары (например, рукояток, маховиков и т.д.) или для установки винта в опорах. Одной из опор будет являться гайка. Длинные винты могут делаться составными.
Очень длинные винты выполняют с промежуточной опорой, поддерживающей нарезанную часть винта. Промежуточные опоры выполняют переставными вдоль оси, или откидными, или половинными, полуохватывающими винт, чтобы они не мешали перемещению гайки, выполняемую тоже половинной.
|
Рис. 1.1. Примеры конструкции ходовых винтов: а) винт прижимного устройства; б) винт домкрата; в) винт натяжного устройства |
Гайки представляют собой втулки с внутренней резьбой и фланцем для осевого крепления (рис. 1.2а). Иногда гайки выполняют составными (рис. 1.2б) для облегчения сборки, состоящими из двух половин с разъемом в диаметральной плоскости. Применяются также и половинные гайки, при необходимости быстрого сцепления–расцепления.
|
Рис. 1.2. Гайки винтовых механизмов |
Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Наиболее распространена трапецеидальная резьба со средними шагами (рис. 1.3а).
Для высоконагруженных винтов домкратов и других механизмов с односторонним действием нагрузки целесообразно применять упорнуюрезьбу(рис. 1.3б). Потери на трение в упорной резьбе меньше чем в трапецеидальной, но она сложнее в изготовлении.
Прямоугольная резьба обладает еще более низкими потерями на трение, но применяют ее редко. Недостатком прямоугольной резьбы является трудность изготовления, т.е. невозможность окончательной обработки фрезерованием и шлифованием. Поэтому в предложенных для проектирования механизмах применять ее не рекомендуется.
Иногда, в порядке исключения, применяется метрическая резьба для винтовых механизмов с малой нагрузочной способностью (небольшие струбцины) или в измерительных инструментах (микрометры).
| |
а |
б |
Рис. 1.3. Профили трапецеидальной а) и упорной б) резьб |
Размеры резьб, применяемых в винтовых механизмах, приведены в приложении.
Для уменьшения потерь на трение в винтовых парах скольжения применяют смазку, обычно консистентную. Для обеспечения долговечности желательно защищать смазку от загрязнения. Для этого нужно, по возможности, располагать винтовую пару в корпусе, который является защитой от загрязнения или предусматривать козырьки, гофрированные кожухи, телескопические трубы т.д.
1.5 Материалы винтов и гаек
Материалы винтов должны обладать высокой износостойкостью, хорошей обрабатываемостью, высокой прочностью. Таким требованиям лучше всего отвечают стали. Для слабонапряженных и тихоходных винтов применяют стали 45, 50 (ГОСТ 1050-88), для более ответственных механизмов – стали, подвергаемые закалке – 40Х, 40ХГ (ГОСТ 4543-71), 65Г (ГОСТ 1050-88), для ходовых винтов станков – азотируемые стали 40ХФА, 18ХГТ (ГОСТ 4543-71).
Поскольку в ходовых винтах присутствует скольжение, для уменьшения трения гайки делают из антифрикционных материалов – оловянных бронз БрО10Ф1, БрО6Ц6С3 (ГОСТ 613-79), безоловянной бронзы БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79), чугунов СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70). В отдельных случаях возможно изготовление гайки из стали. Следует иметь в виду, что антифрикционные свойства у бронзы улучшаются с увеличением содержанием олова, а у чугуна – с уменьшением прочности. Кроме того, следует учитывать, что самый дешевый материал – чугун, а стоимость бронзы тем выше, чем больше содержание олова.