Назначение передачи «винт-гайка» скольжения
Винтовая передача - механическая передача, преобразующая вращательное движение в поступательное, или наоборот. Винтовая передача состоит из винта и гайки.
Механизмы «винт - гайка» используются для преобразования вращательного движения в поступательное. Для этой цели их применяют в домкратах, прессах, металлорежущих станках, прокатных станах, грузоподъемных механизмах, роботах, испытательных стендах и в других устройствах.
Для преобразования поступательного движения во вращательное эти механизмы используются редко (механизм перемещения пленки фотоаппарата).
Достоинства винтовых передач:
· бесшумны в работе,
· повышенная плавность зацепления;
· просты по конструкции и в изготовлении;
· позволяют получать большой выигрыш в силе.
К недостаткам следует отнести:
· относительно низкий КПД;
· склонность к заеданию;
· тихоходность передачи.
|
|
Рисунок 12 - Схема действия передачи «винт-гайка»
Современные винтовые передачи могут содержать как неподвижную гайку и подвижный винт, например, в винтовом домкрате (рис.10), так и неподвижный винт, и подвижную гайку, например ходовые винты станков (рис.11).
Виды винтовых передач
Винтовые передачи могут быть:
· скольжения (рис.13а);
· качения (когда гайка содержит канавки с помещенными туда шариками) (рис.13б);
· 
планетарными роликовыми (перспективные передачи, обладающие большой точностью и жесткостью);
· волновые (для очень малых поступательных перемещений);
· гидростатические (с малыми трением, износом и повышенной точностью).
Передачи типа «винт – гайка» применяют в подъемных механизмах, в станках (механизмы подачи рабочих инструментов), в измерительных приборах (механизмы для точных перемещений, микрометрические и дифференциальные винты), в прокатных станах (регулировочно–установочные механизмы подшипников, нажимные винты), в винтовых процессах.
Винтовые механизмы принципиально ничем не отличаются от резьбовых соединений, но так как они применяются для передачи движения, то трение в резьбе должно быть минимальным.
Рисунок 13 - Передача:
а) с трением скольжения, б) с трением качения
Наименьшее трение между винтом и гайкой обеспечивает прямоугольная резьба (рис. 16), однако ее не технологичность, то есть невозможность нарезания на резьбофрезерных станках, и небольшая прочность по сравнению с трапецеидальной резьбой делают ее применение крайне ограниченным. Поэтому для передаточных винтов применяют главным образом трапецеидальную резьбу (рис. 17) с мелким, средним и крупным шагами и упорную резьбу.
Наибольшее распространение получила трапецеидальная резьба со средним шагом. Трапецеидальную резьбу с мелким шагом используют при относительно небольших перемещениях; трапецеидальную резьбу с крупным шагом – при тяжелых условиях эксплуатации. Профиль трапецеидальной резьбы позволяет использовать ее в механизмах с реверсивным перемещением.
Для передач с большими односторонними нагрузками (прессы, домкраты, нажимные устройства в прокатных станах и др.) применяют упорную резьбу (рис. 18).
 |
Резьба винтов и гаек передач бывает правой или левой, однозаходной или многозаходной.
Материалы винтов должны обладать высокой износостойкостью и хорошей обрабатываемостью, а более нагруженные – высокой прочностью. Винты, не подвергаемые закалке, изготовляют из сталей 45, 50, А50, а винты, подвергаемые закалке, выполняют из сталей У10, У65, 40Х, 40ХГ и др. Материал гаек – бронзы оловянные БрОФЮ– 1, БрОЦС–6–6–3 и др.
Для червяков рулевого управления автомобилей, механизмов наводки ракет и ходовых винтов станков используют шариковые винты. Канавки шарикового винта 3 (рис.19, I) и гайки 2 в осевом сечении имеют полукруглую форму. Непрерывный замкнутый поток шариков 4 заполняет винтовое пространство между желобами по всей длине гайки. Пройдя его, шарики переходят в округленный трубчатый канал 1, по которому они возвращаются в рабочую зону винтовой пары.
|
Коэффициент полезного действия шариковой винтовой пары много выше, чем обычной, вследствие резкого снижения трения в резьбе.
Для полного устранения зазоров в шариковой паре «винт – гайка» на винте устанавливают одновременно две шариковые гайки 2 (рис. 19, II), между которыми помещают стальную пружину 5. Пружина, создавая предварительный натяг между винтом 3, шариками и гайками, устраняет все зазоры в передаче.
Рабочие поверхности такой передачи закаливают до твердости НRC60 и выше. Винты изготавливают из сталей ХВГ, 7ХГ2ВМ с объемной закалкой. Материал гаек – стали 9ХС, ШХ15, ХВГ с объемной закалкой и др.
Передаточное отношение винтовой передачи равно:
U = C/L = pd/pK, (14)
где С – длина окружности, по которой перемещается точка приложения силы;
L – ход винта, p – шаг винта, К – число заходов винта.