1.2. Материалы передачи винт-гайка

Материалы силовых винтов должны обладать достаточно высокой износостойкостью и хорошо обрабатываться. Кроме того, материалы винтов должны иметь высокую прочность.

Винты, не подвергаемые закалке, обычно изготавливают из сталей марок Ст.3, Ст.4 и Ст.5, а также из сталей марок 40, 45 и 50. Наиболее распространенный материал силовых винтов – Ст.5.

Подвергаемые закалке винты выполняют из сталей 65Г, 40Х и т.п.

Основной причиной выхода из строя передачи винт-гайка является износ. Целесообразно сосредоточить износ не на винте, а на гайке, как более дешевой детали, которую легко заменить. Поэтому в передачах стальных гаек не делают.

Для гаек наиболее ответственных передач применяют оловянистые бронзы марок ОФ 10-1, ОЦС 6-6-3 и другие.

Часто применяется алюминиево-железистая бронза АЖ 9-4, как менее дефицитная.

Для гаек менее ответственных передач используют серый чугун.

1.3. Определение допускаемых напряжений

Считается, что прочность детали будет обеспечена, если выполняется условие

Здесь _пр – приведенное напряжение, возникающее в детали;

[]_р – допускаемое напряжение на растяжение.

Детали силовых винтовых механизмов, как правило, испытывают пульсирующую нагрузку. При такой нагрузке

(7)

где []₊₁ и []_-1 – значения допускаемых напряжений соответственно при статическом и знакопеременном симметричном циклах нагружений.

Допускаемое напряжение []₊₁ зависит от пластических свойств материала.

Для хрупких материалов (чугун)

(8)

Для пластических материалов (сталь, бронза)

(9)

Здесь _в – и _т – соответственно предел прочности и предел текучести материала;

n₊₁ – коэффициент запаса прочности при статической нагрузке.

Допускаемое напряжение [], зависит от предела усталости (выносливости) материала _-1 и коэффициента запаса прочности при симметричном знакопеременном цикле нагружения n_-1.

(10)

Коэффициент запаса прочности n (n₊₁ или n_-1) можно найти, используя метод частных коэффициентов, предложенный И.А.Одингом. Согласно этому методу коэффициент запаса прочности определяется как произведение четырех общих коэффициентов

Каждый из общих коэффициентов, в свою очередь, определяется как произведение двух или трех частных коэффициентов (отсюда название метода).

S – коэффициент, учитывающий надежность материала и ответственность детали.

S₁ – коэффициент надежности материала.

Укажем на две группы материалов, надежность которых следует различать: металлы кованные и металлы литые. В кованых металлах существующие методы испытания позволяют обнаружить дефекты, которые снижают прочность деталей более, чем на 10%. В литом же металле допускаются дефекты, которые снижают прочность детали на 30%.

Поэтому следует принимать:

- для поковки и проката S₁ = 1.1;

- для литья S₁ = 1.3.

S₂ – коэффициент, учитывающий степень ответственности детали и ее стоимость.

Коэффициент S₂ выбирается по данным таблицы 1.