Машиностроение и механика

Передача винт-гайка

Общие сведения. Передачи винт – гайка применяют в различных машинах и механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное и для получения большого выигрыша в силе.

Основными достоинствами передач винт–гайка являются: возможность получения медленного движения и высокой точности перемещений при простой и недорогой конструкции передачи, а также большая несущая способность и компактность.

Недостатком передач винт – гайка является низкий КПД.

Передачи винт – гайка применяют в различных машиностроительных конструкциях, например, в подъемно-транспортных машинах (домкраты), в станках (механизмы подачи рабочих инструментов и делительных перемещений), в измерительных приборах (механизмы регулирования и настройки), в винтовых прессах и др.

Рис. 12.1. Передача винт–гайка по схеме домкрата:

H – высота гайки; – высота подъема груза;

Т – крутящий момент на маховике

Основы теории винтовой пары (типы резьб, силовые и кинематические зависимости, КПД) изложены в главе 4.

В винтовых механизмах вращение винта или гайки осуществляется с помощью маховика, рукоятки и т. п. (см. рис. 12.1). Передаточное отношение можно выразить отношением окружного перемещения маховика S_M к перемещению гайки (винта) S_Г:

(12.1)

где d_M – диаметр маховика; р₁ – ход винта. При малом ходе винта и большом диаметре маховика можно получить большое передаточное отношение i.

Зависимость между окружной силой F_t на маховике и осевой силой F_a на гайке (винте) запишем в виде

(12.2)

где η – КПД винтовой пары.

Расчет резьбы винтовых механизмов. Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. Для уменьшения износа используют антифрикционные пары материалов (сталь – чугун, сталь – бронза), смазку трущихся поверхностей, малые допускаемые напряжения смятия при проектном расчете. Значение в ходовой резьбе определяют по такой же формуле, как и в крепежной, а именно:

(12.3)

где d₂ – средний диаметр резьбы; h – рабочая высота профиля; z – число витков гайки.

Для проектного расчета формулу (12.3) преобразовывают, заменив и обозначив:

— коэффициент высоты гайки,

— коэффициент высоты резьбы. (12.4)

Тогда получим

(12.5)

Здесь = 0,5 для трапецеидальной и прямоугольной резьбы; = 0,75 для упорной резьбы. Значение коэффициента высоты гайки выбирают в интервале = 1,2...2,5. Закаленная сталь – бронза []_см = 11... 13 МПа; незакаленная сталь – бронза []_см = 8... 10 МПа; незакаленная сталь – чугун []_см = 4...6МПа.

После расчета по формуле (12.5) значение d₂ принимают по ГОСТу.

Винты, работающие на сжатие, например винты домкратов, проверяют на прочность и устойчивость (см. соответствующие разделы курса «Сопротивление материалов»).