5.2.5. Проверка условия самоторможения резьбы.

Резьбы, применяемые в рассматриваемых конструкциях, должны быть самотормозящимися. Иначе, как только рабочий перестает воздействовать на рукоятку, винт может начать вращаться в обратную сторону. Чтобы этого не случилось, должно выполняться условие φ ≤ ρ'

г де - угол подъёма резьбы;

P и d₂ – шаг и средний диаметр резьбы;

- приведенный угол трения в резьбе;

α – угол наклона рабочей грани витка резьбы (рис. 5.8 в качестве примера трапецеидальная резьба);

– коэффициент трения в резьбе;

Принимаем f_min=0,1, что соответствует слабой смазке.

Угол наклона рабочей грани:

α=0º - прямоугольная резьба;

α=3º - упорная резьба;

α=15º - трапецеидальная резьба;

α=30º - метрическая резьба.

Чтобы завершить конструкцию винта нужно определить его линейные размеры. Для этого нужно знать размеры чашки, гайки и некоторых других деталей пока ещё неизвестные. Поэтому определение линейных размеров винта см. п. 11 этого руководства.

6. Конструирование гаек винтовых устройств.

1. Форма гайки и материалы для её изготовления.

Из анализа структурной схемы ясно, что витки резьбы винта опираются на витки резьбы гайки и при этом винт вращается (или наоборот, задание 5). Гайка, чаще всего, вставляется в корпус механизма и под действием нагрузки висит на буртике (рис. 6.1.). Она выполняется как отдельная деталь из антифрикционного материала (рис. 6.2). Применяются бронзы (ОФ10-1; БрОЦС 5-5-5; БрАЖ 9-4 и др.). При небольших нагрузках могут быть использованы антифрикционные чугуны (АЧС-1; АЧС-2 и др.) или серые чугуны (СЧ-15; СЧ-18).

Если нужно с гайкой связать конструктивные элементы: рукоятки (рис. 6.3) или пальцы (рис 6.4), гайки делают либо целиком стальные (ст.3; стали 20, 30), либо из дешевой стали выполняют корпус, в который вставляют гайку, выполненную из бронзы или чугуна.

В некоторых случаях гайки, как таковой, может вообще не быть: резьба для взаимодействия с винтом нарезается непосредственно в корпусной детали.

2. Определение размеров гайки

   1. Определение высоты гайки

Высота гайки H_г=Р·Z, мм

где Р – шаг резьбы;

Z – число витков резьбы гайки.

Число витков резьбы определяется из расчета на смятие

где А_см – площадь контакта одного витка резьбы винта и витка резьбы гайки (рис. 6.2)

, мм²

Так как витки винта движутся по виткам гайки, давление на поверхность контакта не должно быть большим, чтобы не выдавливалась смазка. Поэтому [σ_см] ограничивается. Ограниченное напряжение смятия называется допускаемым удельным давлением [р] (Таблица 6.1)

Таблица 6.1

Материал винта и гайки	[р], МПа
Чугун по чугуну	3…3,5
Сталь по чугуну	5…6
Сталь по антифрикционному чугуну	10…13
Сталь по стали	7…13
Сталь по бронзе оловянистой	8…13
Сталь по бронзе безоловянистой	7…8

П оскольку, как известно, лишь 8-10 витков резьбы гайки воспринимают осевую нагрузку, делать Z больше не имеет смысла. Поэтому

Если Z' получается больше 10, то нужно увеличить диаметр резьбы и повторить расчет. Полученное число витков Z' проверяется на срез по плоскости «а-а» (рис. 6.2 б)

,

где [τ_ср]=0,75[σ_р] – для бронзовой гайки;

[τ_ср]=0,15[σ_р] – для чугунной гайки;

[τ_ср]=(0,2…0,3)σ_р – для стальной гайки;

k_р – коэффициент полноты резьбы:

k_р=0,88 для треугольной резьбы;

k_р=0,76 для упорной резьбы;

k_р=0,5 для прямоугольной резьбы;

k_р=0,4 для трапецеидальной резьбы.

Если τ_ср> [τ_ср] необходимо:

при Z'<10, увеличить число витков и повторить проверку;

при Z'≥10, увеличить диаметр резьбы и повторить определение числа витков.

Если τ_ср≤ [τ_ср], то по Z' определяется высота гайки и округляется до ближайшего целого большего числа по ГОСТ 6636-83 «Нормальные линейные размеры».

2. Определение наружного диаметра гайки (кроме гаек заданий № 5 и 6).

Поскольку гайка висит на буртике, возможен разрыв её по плоскости «в-в» (рис. 6.1). Из условия прочности на растяжение с кручением

.

и площади сечения гайки

, мм.

где [σ_р]= - для стальных и бронзовых гаек;

[σ_р]= - для чугунных гаек;

n – 2,5…3,5 – коэффициент запаса прочности;

k =1,3- коэффициент, учитывающий скручивание.

Для удобства изготовления и нормальной эксплуатации толщина тела гайки должна быть не менее 5мм, поэтому должно быть

+10мм.