1. Расчет винта

1.1. Определение расчетной нагрузки винта.

На рис. 2 приведена схема нагрузки винта пресса. При работе пресса возможно смещение силы Q относительно оси винта в следующих случаях: 1) верхняя поверхность А детали составляет угол γ с нижней (рабочей) поверхностью В нажимной плиты; 2) деталь имеющая γ = 0, установлена так, что центр тяжести площади ее контакта с нажимной плитой смещен относительно оси винта.

Рис. 2

В обоих случаях точка е приложения усилия Q оказывается смещенной на некоторое расстояние l относительно оси винта. В первом случае теоретическое смещение будет равно половине диаметра детали. Практически вследствие неизбежной деформации контактирующих деталей вместо точки е образуется площадка контакта, в центре тяжести которой приложено усилие Q. Следовательно , где. Чем больше угол γ и твердости контактирующих деталей, тем ближеК₁ к единице.

В качестве расчетного примем среднее значение К₁=0,5, и тогда .

Смещение l порождает момент M = Ql и появление на поверхности контакта нажимной плиты со стойками распределенной поперечной нагрузки р (см. рис. 3) и, как следствие, нормальных сил R. Силу R находим из условия равновесия плиты , где Н1-высота направляющих гнезд плиты.

Рис. 3

При поступательном движении плиты сила R неизбежно порождает силу трения ,

а суммарная сила трения, приложенная к плите: .

Коэффициент трения между нажимной плитой и стойками f₁ примем равным 0,1 [1].

Обозначим , запишем. Высоту направляющих гнезд плиты примеммм [1]. Окончательно получаем выражение для суммарной силы трения.

Очевидно, что сила трения создает дополнительное сопротивление движения плиты, а следовательно необходимая (расчетная) осевая сила на винте становиться равной

кН.

Далее будем использовать в своих расчетах обозначение осевой силы Q, подразумевая под ней Q_p.

1.2. Выбор материалов винта и гайки.

Выбираем в качестве материала винта прокат из стали 35, вид термообработки - улучшение, твердость по Бриннелю HB = 180 ... 210. Предел текучести _т = 400 МПа, предел прочности _b = НВ/0,4 = 525 МПа [1].

В качестве материала гайки выбираем бронзу марки Бр.010Ф1. Способ заливки в кокиль. Твердость НВ = 110. Предел текучести _т = 200 МПа, предел прочности  _b = 275 МПа [1].

1.3. Определение среднего диаметра резьбы.

Основной причиной выхода винтовых механизмов из строя является изнашивание рабочих поверхностей витков резьбы гайки. Поэтому проектный расчет, имеющий целью определение габаритов винтовой пары, следует производить из условия износостойкости.

Так как интенсивность изнашивания, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна величине удельного давления q на рабочей поверхности резьбы, то условие износостойкости запишется в виде:

(1.1)

где Q - осевая нагрузка, действующая на винт;

d₂ - средний диаметр резьбы;

- коэффициент рабочей высоты витка резьбы, равный=h₁ / P (h₁– рабочая высота профиля резьбы, Р – шаг резьбы);

- коэффициент высоты гайки, равный =Н_г / d₂ (Н_г – высота гайки, d₂ – средний диаметр резьбы), рекомендуемые значения = 1,2 ... 2,5 [1];

[q] - допускаемое удельное давление.

Преобразуя зависимость (1.1), получим выражение для определения среднего диаметра резьбы d₂:

(1.2)

Будем использовать трапецеидальную резьбу, для которой = 0,5. Принимаем: = 2 и [q] = 10 МПа (для пары сталь - бронза) [1]. Подставляя исходные данные в (1.2), определяем средний диаметр резьбы:

мм.