Задача № 5

Сравнить КПД передач винт-гайка скольжения, если в одной из них использована резьба однозаходная Трап 20х4 ГОСТ 9484-73, а в другой двухзаходная Трап 20х2, если гайки изготовлены из бронзы БрАЖ 9-4 ГОСТ 18175-72, а винты из закаленной стали. Коэффициент трения .

Решение

Приведенный угол трения

, .

Углы подъема винтовой линии на средних диаметрах:

- средний диаметр Трап 20х4, мм.

, ;

- резьба Трап 20х2 двухзаходная (мм)

, отсюда .

Коэффициент полезного действия:

- резьба Трап 20х4

.

0,19669 = 0,197;

- двухзаходная резьба

.

Ответ: у второй передачи КПД выше.

Задача № 6

Время перемещения на 60 мм рабочего органа механизма, осуществляемого передачей винт-гайка скольжения, составляет 30 с. Определить передаточное отношение редуктора механизма, если частота вращения электродвигателя механизма мин ^-1. В передаче использована однозаходная трапецеидальная резьба Трап 12х3 ГОСТ 9484-73.

Решение

Число полных оборотов винта передачи на перемещении мм

.

Число полных оборотов двигателя за время с.

.

Необходимое передаточное отношение редуктора

.

Ответ: передаточное отношение редуктора .

Задача № 7

Найти необходимую мощность электродвигателя механизма с передачей винт-гайка скольжения, преодолевающего осевую силу Н в течениес на ходемм. В передаче использована резьба Трап 20х4 ГОСТ 9484-73. Принять коэффициент трения в резьбе, а КПД редуктора, КПД подшипников винта.

Решение

Угол подъема резьбы на среднем диаметре мм

,

отсюда .

Угол трения (приведенный)

.

КПД передачи винт-гайка

.

Мощность на винте (штоке) механизма

Вт.

Мощность электродвигателя

Вт.

Ответ: мощность двигателя 110 Вт.

Задачи для самостоятельного решения по разделу 2.7

Задача № 1

Найти возможную причину отказа передачи винт-гайка скольжения со стальным закаленным винтом и гайкой, изготовленной из чугуна, если в механизме использована резьба Трап 20х4 ГОСТ 9484-73, а воспринимаемая осевая нагрузка 3800 Н. Принять МПа; высота гайки 30 мм.

Ответ: напряжения смятия в резьбе превышают допускаемое.

Задача № 2

В передаче винт-гайка скольжения со стальным незакаленным винтом и чугунной гайкой, наблюдается интенсивный износ резьбы гайки при восприятии осевой силы 8000 Н. предложите способ устранения износа, если в передаче использована резьба Трап 18х4 ГОСТ 9484-73, высота гайки 40 мм.

Ответ: заменить чугунную гайку на гайку из бронзы БрАЖ9-4 ГОСТ 18175-72.

Задача № 3

Время срабатывания электромеханизма с передачей винт-гайка скольжения при ходе 90 мм составляет 8 секунд. Найти частоту вращения винта передачи с однозаходной резьбой Трап 16х4 и передаточное отношение редуктора, если частота вращения электродвигателя этого механизма 6000 мин^-1.

Ответ: частота вращения винта 168,75 мин^-1; передаточное отношение редуктора i = 35,55.

Задача № 4

Скорость перемещения штока электромеханизма с передачей винт-гайка со стальным винтом и гайкой из бронзы БрАЖ 9-4 ГОСТ 18175-72 и одноходной резьбой Трап 20х4 ГОСТ 9484-73 составляет 6 мм/сек. Электромеханизм снабжен электродвигателем и редуктором, имеющим КПД 0,94. Принять коэффициент трения ___. Найти мощность электродвигателя, если осевое усилие на штоке механизма Н.

Ответ: мощность электродвигателя не менее 0,142 кВт.

Задача № 5

Как изменится КПД пары винт-гайка с резьбой Трап 20х4, если коэффициент трения в резьбе, имевший значение , удалось снизить до значенияза счет использования специальной смазки.

Ответ: КПД увеличится в 1,473 раза.

Задача № 6

Определить длину рукоятки домкрата с резьбой Трап 85х5, предназначенного для подъема груза силой Н, если коэффициент трения в резьбе, КПД упорного подшипника 0,95, а усилие рабочегоН.

Ответ: длина рукоятки 3330 мм, что неприемлемо, конструкцию необходимо изменить.

Задача № 7

Из условия равнопрочности по удельному давлению в резьбе найти высотувинта дифференциального домкрата, если высота гайкимм.

Ответ: высота мм.

3. ВАЛЫ, ПОДШИПНИКИ, МУФТЫ

3.1. Валы и оси

На валах и осях размещают вращающиеся детали машин: зубчатые колеса, шкивы, звездочки цепных передач, барабаны, диски и т.д. Основное отличие валов от осей заключается в том, что валы передают вращающий момент а оси нет. Вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся, но чаще она не вращается.

Валы различаются на прямые, коленчатые (валы поршневых двигателей), гибкие (валы стоматологических бормашин, валы механических спидометров).

По конструкции различают валы и оси гладкие, ступенчатые, а также сплошные и полые. Наличие ступеней на валах связано с возможностью монтажа деталей (колец подшипников качения, зубчатых колес, шкивов и т.д.) при посадках с натягом. Полые валы изготавливают в целях уменьшения массы, или когда внутри вала проходит другой вал, например, валы газотурбинных двигателей, а также когда внутри полого вала располагают тяги механизмов управления (например, углом установки лопастей воздушных винтов), или маслопроводы.

Материалами для изготовления валов служат углеродистые и легированные стали (табл. 3.1). Для большинства валов применяют термически обрабатываемые среднеуглеродистые и низколегированные стали 45, 40Х, 40ХН; для высоконапряженных валов ответственных машин – легированные стали 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ и др.

Таблица 3.1

Материалы для изготовления валов

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Твердость НВ (не менее)	Механические характеристики					Коэффи- циент
45	≤ 120	227	820	640	290	360	200	0,09
	≤ 80	260	900	650	390	410	230	0,10
40Х	≤ 200	240	790	640	380	370	210	0,09
	≤ 120	270	980	780	450	410	240	0,10
40ХН	≤ 200	270	980	750	450	420	230	0,10
20Х	≤ 120	197	650	400	240	310	170	0,07
12ХНЗА	≤ 120	260	930	685	490	430	240	0,10
18ХГТ	≤ 60	330	1180	930	660	500	280	0,12

В последней колонке табл. 3.1 приведены значения коэффициента чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений .

Выполняют проектные расчеты валов, когда при известном крутящем моменте задают материал и определяют диаметр вала.

Спроектированный вал подвергают проверочному расчету. Основным видом проверочного расчета является проверочный расчет на усталостную прочность, кроме того вал может рассчитываться на статическую прочность, жесткость, колебания.