КП 2013. Методические указания по выполнению курсового проекта (работы) для студентов, обучающихся по направлению 160100 Авиа и ракетостроение

• Название: Методические указания по выполнению курсового проекта (работы) для студентов, обучающихся по направлению 160100 Авиа и ракетостроение
• Анкор: КП 2013.doc
• Дата: 17.02.2017
• Размер: 5.18 Mb.
• Имя файла: КП 2013.doc
• Тип: Методические указания; #2825
• страница: 8 из 12

3. ПЕРЕДАЧИ ВИНТ-ГАЙКА

3.1. Общие сведения

Передача винт-гайка представляет собой кинематическую винтовую пару, ко­торую используют для преобразования с большой плавностью и точностью хода вращательного движения в поступатель­ное (и наоборот). Вин­товые механизмы часто применяют в ка­честве подъемных (домкраты и др.) и нагружающих (прессы и др.) устройств, так как с их помощью можно просто получать большие силы (500…1000 кН) при малых перемещениях, а также в раз­личных механизмах управления.

В зависимости от характера движения винта и гайки различают ряд механиз­мов:

• 
  или от вращающегося винта поступательно перемещается гайка,
  
• 
  или от вращающейся гайки (но закрепленной в осевом направлении) перемещается винт (невращающися).
  

Простейшие из них показаны на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Винтовые механизмы: 1 – винт, 2 – гайка.

Эти две схемы механизмов применяют наиболее часто в приводах, так как передача вращательного движения на винт или гайку от двигателя не вызывает затруднений. Передачи “В-Г” делятся на: передачи трения скольжения передачи трения качения (рис.13.4) На практике используют механизмы с резьбой различных профилей. Для умень­шения трения стремятся применять резь­бу с малыми углами профиля: трапецеидальные со средними шагами; упорные; и прямоугольные (редко).

В силовых подъемных механизмах большее распро­странение получила трапецеидальная резь­ба (ГОСТ 9484—73), а в механизмах и устройствах прессов и прокатных ста­нов – опорная резьба. В механизмах приборов используют мет­рическую резьбу.

Достоинства механизма: простота конструкций, высокая надеж­ность, плавность и точность хода, а также возможность самоторможения.

Основной недостаток: низ­кий КПД,

3.2. Механика передачи

Скорость посту­пательного перемещения гайки или винта (м/с):

; (13.1)

где z – число заходов винта;

Р – шаг резьбы, мм;

п – частота вращения гайки или винта, мин ^–1.

Число заходов z=1 – назначают для самотормозящихся винтов; для несамотормозя-щихся механизмов принимают z=2…4.

При определении КПД пренебрегают потерями в опорах, и его определяют приближенно как отношение работ на завинчивание винта без учета сил трения (f=0 и =0) и с учетом сил трения. Тогда, используя зависимость (8.7) между моментом сопротивления в резьбе и осевой силой, получим:

. (13.2)

Из формулы (2) видно, что КПД передачи возрастает с увеличением угла подъема  и уменьшением коэффициента трения в резьбе (уменьшением  – трения).

Для увеличения угла подъема в меха­низмах применяют многозаходные винты. Ход резьбы в этом случае S=zP(Р и z – шаг и число заходов резьбы). Однако винты с углом >25 ° на практике не при­меняют, так как дальнейшее увеличе­ние  не дает существенного повышения КПД, а передаточное отношение при этом снижается. Обычно 0,7.

Для повышения КПД механизмов стре­мятся уменьшить коэффициент трения в резьбе путем изготовления гаек из анти­фрикционных материалов (бронзы, латуни и др.), смазывания и тщательной обра­ботки контактирующих поверхностей.

Статика передачи идентична со стати­кой резьбового соединения (расчет резьбы на прочность по напряжениям среза и смятия).

2.3. Расчет на износостойкость

Основной причиной выхода из строя передачи “В-Г” является износ. Работоспо­собность передачи по износу оценивается условно по среднему контактному напря­жению на рабочих поверхностях витков (рис.13.2):

Рис.13.2. Контактные напряжения на рабочей грани

; (13.З) где     d2 и H1 – соответственно средний диаметр и рабочая высота профиля резьбы, zВ – число витков; [р] – допус­каемое контактное напряжение (зависит от материалов винта и гай­ки, приводится в справочных таблицах).

В трапециидальной резьбе H₁=0,5P, в упорной H₁=0,75P.

Ходовые винты изготовляют из высокоуглеродистых сталей 40, 45, 50, 40ХН. 50ХГ, 65Г и др. с. закалкой до твердости не менее 50 HRC. Гайки изготовляют из оловянных бронз БрО10Ф1, БрОбЦбСЗ и др. для высоких окружных скоростей (0,1…0,25 м/с), а длЯ малых окружных скоростей используют антифрикционные чугуны марок АВЧ-1, АВЧ-2 или серые чугуны марок СЧ 15, СЧ 20.

Значения допускаемых напряжений [р]для пар винт-гайка:

• 
  из закаленной ста­ли и бронзы составляют 10...13 МПа;
  
• 
  из незакаленной стали и бронзы 8…10 МПа;
  
• 
  незакаленной стали и антифрикционного чугуна 6…7 МПа;
  
• 
  незакаленной стали и серого чугуна 4…5 МПа.
  

Для меха­низмов точных перемещений (делительных и др.) значения [р] принимают в 2…3 раза меньше, чем для механизмов общего на­значения.

В механизмах можно применять более высокие гайки, нежели в резьбовых сое­динениях, так как за счет приработки распределение нагрузки между витками резьбы улучшается. Увеличение высоты гайки позволяет повысить работоспособ­ность передачи. Потребное число рабочих витков, определяющих высоту гайки, на­ходят по формуле:

. (13.4)

Наружный диаметр D гайки назначают равным (3…3,5)d, здесь (d – наружный диаметр резьбы).

Рис. 13.3. Устройства для компенсации мертвого хода в резьбе

В механизмах, к которым предъявляют­ся жесткие требования компенсации изно­са с целью уменьшения «мертвого» хода (зазора между витками винта и гайки), применяют разрезные гайки (рис. 13.3а) или специальные устройства (например, пружинные рис. 13.3б), обеспечивающие радиальную или осевую выборку зазора.