29. Передача винт-гайка. Конструкции. Особенности расчета.

Назначение передачи винт-гайка — преобразование вращательного движения в поступательное.

Передачи винт-гайка делятся на передачи скольжения и качения.

Передача винт-гайка с трением скольжения.

П рофиль резьбы. Выбор профиля резьбы зависит от направления и характера сил, действующих в передаче, условий ее работы и КПД. В передаче винт-гайка с трением скольжения, как правило, применяют трапецеидальную резьбу. Ее профиль — равнобочная трапеция с углом α=30°. Такая резьба характеризуется небольшими потерями на трение, технологична, применяется для создания больших осевых усилий, а также передачи реверсивного движения под нагрузкой.

Для грузовых винтов применяют упорную резьбу. В механизмах для точных перемещений и регулировок применяют метрические резьбы, которые могут быть нарезаны с малыми шагами. В домкратах и прессах иногда используется нестандартная прямоугольная резьба.

Расчет передачи винт-гайка.

Основным критерием работоспособности передачи является износостойкость:

Где Fa — осевая нагрузка на передачу; d2 — средний диаметр резьбы; H1 — рабочая высота профиля; z — число витков резьбы в гайке; [q] — среднее допускаемое давление между рабочими поверхностями резьбы винта и гайки.

При проектном расчете определяется средний диаметр резьбы:

Где — коэффициент высоты гайки.

По расчетному среднему диаметру d2 подбирают ближайшие стандартные размеры параметров резьбы: наружный d и внутренний d1 диаметры, шаг Р.

Ход резьбы Ph определяют в зависимости от скорости поступательного движения υ, мм/с и угловой скорости ω, рад/с винта или гайки:

Длину винта выбирают в зависимости от требуемой величины перемещения (рабочего хода).

Винты, подверженные действию сжимающей нагрузки, проверяют на продольный изгиб. За расчетное принимают крайнее положение гайки, когда винт подвергается сжатию на максимальной длине.

Достаточная продольная устойчивость грузового винта возможна, если соблюдается условие

где ny — расчетный коэффициент запаса устойчивости винта; Fкр— критическая нагрузка для винта, Н; Fa — действующая на винт сжимающая сила, Н; [ny] — допускаемый коэффициент запаса устойчивости, [ny]=2,5...4.

Определение критической нагрузки производится по гибкости винта

где μ — коэффициент приведения длины, учитывающий способ закрепления концов винта; l — расчетная длина винта. При λ≥100 критическая нагрузка определяется по формуле Эйлера (Н)

где I — приведенный момент инерции сечения винта, мм4,

Е — модуль продольной упругости, E=2,1 • 105 МПа.

При 60<λ<100 критическая нагрузка определяется по формуле Ясинского

где а и b — опытные коэффициенты, зависящие от материала винта, Мпа.

В случае недостаточной устойчивости винта его сечение определяют исходя из необходимой жесткости:

Сильно нагруженные винты проверяют на прочность по эквивалентным напряжениям:

где σэкв — эквивалентное напряжение для опасного сечения винта; Fa и T — соответственно продольная сила и крутящий момент, возникающий в опасном сечении винта; [σсж] = [σр] = σт — допускаемые напряжения сжатия или растяжения; σт — предел текучести материала винта.

Тело гайки рассчитывают в сечении на растяжение (или сжатие) с учетом напряжений от кручения:

Опорный фланец гайки проверяют на срез и на смятие: