Передача Винт-Гайка / Лекция 9_Передача Винт-Гайка
.pdf
Передачи винт-гайка
Предназначена для взаимного преобразования вращательного и поступательного движений соосно расположенных звеньев – винта и гайки.
Первое упоминание о передаче винт-гайка относится к 4 веку до н.э. и связано с изобретением винтовых прессов.
В основе работы передачи лежит эффект клина: витки являются свернутой наклонной плоскостью, и один клин выдавливается другим. Вращательное и поступательное движения могут совершать как винт, так и гайка.
Передача обеспечивает большой выигрыш в силе, возможность получения медленного движения, большую несущую способность при малых габаритах, возможность достижения высокой точности перемещений, простоту конструкций и изготовления.
гайка
винт
Передачи винт-гайка
Достоинства:
передача обеспечивает большой выигрыш в силе, возможность получения медленного движения, большую несущую способность при малых габаритах, возможность достижения высокой точности перемещений, простоту конструкций и изготовления.
Недостатки:
большие потери на трение и низкий КПД (как следствие невозможность применения передачи при больших скоростях перемещений).
Скорость в резьбе больше скорости осевого перемещения в 1/sinψ раз, где ψ – угол подъема резьбы, т.е. обычно в 10…40 раз.
Области применения.
поднятие грузов (в домкратах); нагружение в испытательных машинах; осуществление процесса механической обработки (в винтовых прессах, станках); управляющие механизмы (подвижные части крыльев самолетов); точные делительные перемещения (в измерительных машинах, станках); установочные элементы для настройки и регулирования машин; перемещение рабочих органов роботов.
2
Передачи винт-гайка. Основные сведения о резьбах
Размерные параметры резьбы.
Диаметры резьбы (винта и гайки): наружный d, D; средний d2, D2; внутренний d1, D1.
Диаметры винта, как охватываемой детали, обозначаются малыми буквами, диаметры гайки, как охватывающей детали, – большими. Номинальные значения одноименных диаметров равны; отличие
– в допустимых отклонениях. На поверхности воображаемого цилиндра диаметром d2 ширины витков и впадин резьбы одинаковы.
Профиль резьбы – это профиль выступа и канавки резьбы в плоскости ее осевого сечения. Профиль резьбы характеризуется:
а) углом профиля λ – угол между смежными боковыми сторонами резьбы осевого сечения;
б) высотой исходного треугольника резьбы H, т.е. треугольника, вершины которого образуются точками пересечения продолженных боковых сторон профиля.
в) рабочей высотой профиля резьбы H1, равной длине проекции участка взаимного перекрытия профилей сопрягаяемых наружной и внутренней резьб на перпендикуляр к оси резьбы.
3
Передачи винт-гайка. Основные сведения о резьбах
Шаг резьбы P – расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси резьбы.
Ход винта Ph (для многозаходных резьб) – произведение шага на число заходов.
Угол подъема резьбы ψ – угол, образованный касательной к винтовой линии, описываемой средней точкой боковой стороны резьбы и плоскостью, перпендикулярной к оси резьбы
tgψ = Ph .
πd 2
4
Передачи винт-гайка. Основные сведения о резьбах
Виды резьб.
Треугольный профиль. Наиболее распространен, поскольку технологичен и стандартизован (самый первый в мире стандарт – на дюймовые резьбы, был разработан в Англии Витвортом в 1840 году). Ему свойственно повышенное трение между витками и, как следствие, – склонность к самоторможению.
Различают два основных вида треугольных резьб – метрическая и дюймовая.
Метрическая резьба. Характеризуется углом профиля α =60°, срезом по прямой вершин профиля резьбы винта на расстоянии H/8 и вершин профиля резьбы гайки на расстоянии H/4 от вершин исходного треугольника резьбы.
Дюймовая резьба. Характеризуется углом профиля α =55° и числом витков резьбы на один дюйм. Используется в деталях из стран, в которых действует дюймовая система мер, либо в деталях старых машин, и в трубной резьбе. В связи с действием в нашей стране метрической системы (SI), изготовление дюймовых резьб осложняется 5 возможным отсутствием необходимого оборудования и инструмента.
Передачи винт-гайка. Основные сведения о резьбах
Виды резьб.
Трапецеидальный профиль. Стандартизован, технологичен, обладает улучшенными кинематическими и прочностными характеристиками.
Является основной резьбой для передач винт-гайка. Имеет меньшие потери на трение, чем треугольная резьба, удобна в изготовлении и болшее прочна, чем прямоугольная резьба.
6
Передачи винт-гайка. Основные сведения о резьбах
Виды резьб.
Упорный профиль. Стандартизован, но по сравнению с трапецеидальным профилем несколько сложнее в изготовлении. Позволяет сочетать повышенную прочность витков и невысокие потери на трение.
Используют для винтов с большой односторонней осевой нагрузкой в прессах, нажимных устройствах прокатных станов, в грузовых крюках и др.
Профиль витков – несимметричный трапециидальный. Угол наклона рабочей стороны профиля для повышения КПД, выбран равным 3° (резьба с углом наклона 0° неудобна в изготовлении), угол наклона нерабочей стороны профиля 30°.
7
Передачи винт-гайка. Основные сведения о резьбах
Виды резьб.
Трубный профиль. Применяется для соединения труб и арматуры трубопроводов. Трубная резьба представляет собой мелкую дюймовую резьбу, которая выполняется с закруглениями профиля и без зазоров по выступам и впадинам для лучшего уплотнения.
8
Передачи винт-гайка. Основные сведения о резьбах
Виды резьб.
Прямоугольный профиль. Нестандартизован,
сложен в изготовлении, форма профиля по высоте не является равнопрочной, но способен обеспечить наивысший из всех профилей КПД резьбовой передачи и хорошее взаимное центрирование винта и гайки.
Круглый профиль. Нестандартизован, сложен в изготовлении, но позволяет существенно снизить концентрацию напряжений в резьбе и резьбовых деталях.
Конические резьбы. Обеспечивают непроницаемость без специальных уплотнений; их применяют для соединения труб, установки пробок, масленок и т.п.
9
Передачи винт-гайка. Теория винтовой пары
Зависимость между моментом, приложенным к гайке, и осевой силой винта.
Если винт нагружен осевой силой F, то для завинчивания гайки к ключу необходимо приложить момент Тз, а к стержню винта — реактивный момент Тр, который удерживает стержень от вращения: ТЗ =Тр +ТТ .
где Тт – момент сил трения на опорном торце гайки; Тр – момент сил в резьбе.
Примем, что сила трения на торце гайки действует на приведенном радиусе Dср/2, тогда
ТТ = Ff ( Dср / 2 ),
где Dср=(D1+dотв)/2; D1 |
– наружный диаметр опорного торца гайки; dотв – диаметр |
|
отверстия под винт; f – коэффициент трения на торце гайки. |
10 |
|
|
|
|