Глава 14 ПЕРЕДАЧА ВИНТ—ГАЙКА
Глава 14
ПЕРЕДАЧА ВИНТ—ГАЙКА
§ 14.1. Общие сведения
Передача винт — гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Основы теории винтовой пары (типы резьб, силовые и кинематические зависимости, к.п.д. и др.) изложены в гл. 1. Ниже излагаются только некоторые дополнительные сведения.
В винтовых механизмах вращение винта или гайки осуществляют обычно с помощью маховика, шестерни и т. п. При этом передаточное отношение условно можно выразить отношением окружного перемещения маховичка SM к перемещению гайки (винта) 5Г:
ПЕРЕДАЧА ВИНТ—ГАЙКА
§ 14.1. Общие сведения
Передача винт — гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Основы теории винтовой пары (типы резьб, силовые и кинематические зависимости, к.п.д. и др.) изложены в гл. 1. Ниже излагаются только некоторые дополнительные сведения.
В винтовых механизмах вращение винта или гайки осуществляют обычно с помощью маховика, шестерни и т. п. При этом передаточное отношение условно можно выразить отношением окружного перемещения маховичка SM к перемещению гайки (винта) 5Г:
где dM— диаметр маховичка (шестерни и т. п.); ργ—ход винта. При малом р{ и сравнительно большом dM можно получить очень большое /. Например, при ργ = 1 мм dM = 200 мм, / = 628.
Зависимость между окружной силой Ft на маховичке и осевой силой Fa на гайке (винте) запишем в виде
где η — КПД винтовой пары. Для / = 628 и η^0,3 получим Fa*\90Fr
Таким образом, при простой и компактной конструкции передача винт — гайка позволяет получать большой выигрыш в силе или осуществлять медленные и точные перемещения.
Основной недостаток передачи — низкий КПД. В соответствии с этим передачу винт — гайка применяют в механизмах, где необходимо создавать большие усилия (домкраты, прессы и т. п.), а также в механизмах точных перемещений (механизмы подачи станков, измерительные, установочные и регулировочные механизмы).
Разработано много конструкций специальных винтовых пар, которые позволяют компенсировать ошибки изготовления, зазоров и износа; обеспечивают очень большие передаточные отношения (дифференциальная двойная резьба с разным шагом); повышают КПД путем замены трения скольжения трением качения (шариковые винтовые пары) и т. п. (см. [15]).
§ 14.2. Особенности расчета резьбы винтовых механизмов
Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. В целях уменьшения износа применяют антифрикционные пары материалов (сталь — чугун, сталь —
бронза и др.), смазку трущихся поверхностей, малые допускаемые напряжения смятия [асм]. Значение асм в ходовой резьбе выражается такой же формулой, как и в крепежной [см. формулу (1.13)], а именно:
Зависимость между окружной силой Ft на маховичке и осевой силой Fa на гайке (винте) запишем в виде
где η — КПД винтовой пары. Для / = 628 и η^0,3 получим Fa*\90Fr
Таким образом, при простой и компактной конструкции передача винт — гайка позволяет получать большой выигрыш в силе или осуществлять медленные и точные перемещения.
Основной недостаток передачи — низкий КПД. В соответствии с этим передачу винт — гайка применяют в механизмах, где необходимо создавать большие усилия (домкраты, прессы и т. п.), а также в механизмах точных перемещений (механизмы подачи станков, измерительные, установочные и регулировочные механизмы).
Разработано много конструкций специальных винтовых пар, которые позволяют компенсировать ошибки изготовления, зазоров и износа; обеспечивают очень большие передаточные отношения (дифференциальная двойная резьба с разным шагом); повышают КПД путем замены трения скольжения трением качения (шариковые винтовые пары) и т. п. (см. [15]).
§ 14.2. Особенности расчета резьбы винтовых механизмов
Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. В целях уменьшения износа применяют антифрикционные пары материалов (сталь — чугун, сталь —
бронза и др.), смазку трущихся поверхностей, малые допускаемые напряжения смятия [асм]. Значение асм в ходовой резьбе выражается такой же формулой, как и в крепежной [см. формулу (1.13)], а именно:
Для проектного расчета формулу (14.3) целесообразно преобразовать, заменив z = H/p и обозначив:
