10) Проведите анализ требований, предъявляемых к конструкциям резьбовых деталей из пластмасс.

Конструкторские справочники предусматривают использование различных видов
резьб: с треугольным профилем метрическую и дюймовую цилиндрическую
и коническую. Кроме того,
допускаются резьбы с прямоугольным, трапецеидальным, упорным и круглым
профилем. Большинство рекомендаций по выбору вида резьбы и ее геометрическим
параметрам для пластмассовых изделий опираются на опыт работы с металламии практически не учитывают специфических требований к конструкции деталей из полимерных материалов — равнотолщинность изделия и минимум
концентраторов напряжений. Между тем, как показывает анализ, например, наружной треугольной цилиндрической метрической резьбы, выполненной на
трубчатой заготовке (рис. 1), толщина изделия в
пределах соседних ниток резьбы изменяется на величину h, вполне соизмеримую со значением s. Участки I и II являются концентраторами напряжений, на участке III возможно образование утяжин,
вызванное разнотолщинностью стенки. Аналогичные особенности характерны и для трубной, трапецеидальной, упорной и прямоугольной резьб.


Рисунок 1. Профиль треугольной
метрической резьбы. I, II — концентраторы напряжений;III — возможная утяжка

Резьбовая деталь (винт) под действием осевого усилия Q (рис. 2) испытывает сложнонапряженное состояние. Виток резьбы в сечении а-а испытывает напряжение среза от силы Q/z и изгиба от распределенного усилия q:

Рисунок 2. Схема нагружения
витка резьбы пластмассового
винта усилием от металлической
гайки

В поперечном сечении винта (b-b) действуют
напряжения растяжения от силы Q и кручения от
момента трения в резьбе при затяге соединения:

Резьбовые соединения, выполненные с использованием пластмасс, обязательно
проверяются на отсутствие самоотвинчивания, которое выражается условием:

Известно, что
при прочих равных условиях прочность соединения пластмассовыми крепежными
деталями с крупношаговой резьбой выше, чем для мелкошагового крепежа .Кроме того, крупнотиражные крепежные изделия более выгодно изготавливать
высокопроизводительными методами литья под давлением из промышленных термопластов типа ПЛ, ПП, ПЭВП, ПВХ, ПФА, ЛБС-пластика, которые характеризуются невысоким значением коэффициента трения µ , а полиамиды и полиформальдегиды вообще считаются антифрикционными материалами с µ> 0,15-0,20.

Проведенный анализ свидетельствует о том, что для резьбовых изделий из полимерных материалов предпочтительна круглая резьба. При минимальной вероятности наличия концентраторов напряжений она обеспечивает прочность и
плотность соединений, может реализоваться на монолитных, толсто- и тонкостенных
(наружная и внутренняя) изделиях. Последнее особенно важно в крупнотиражном
производстве маломерных емкостей для пищевой, парфюмерной, фармацевтической
и химической промышленности.

11) Проведите анализ требований, предъявляемых к конструкциям деталей зубчатых, червячных и ременных передач.

Использование антифрикционных
пластмасс позволяет отказаться от принудительной смазки. Обычно в зубчатом сопряжении (шестерня-колесо, червяк-червячное колесо) один из элементов (шестерня,
червяк) выполняется из металла (сталь, бронза, латунь), другой — с использованием
полимерного материала. Такое сочетание метал-пластмасса, кроме плюсов, определяемых свойствами пластмасс, еще и улучшает теплоотвод из зоны контакта, частично
компенсирует избыточную изгибную деформацию пластмассовых зубьев, снижает
износ кинематических элементов зацепления. Для изготовления зубчатых деталей применяют конструкционные полимерные
материалы (ПА66, П12;ПК-1, ПК-2; текстолиты и др.).Зубчатые детали из термопластов изготавливают литьем под давлением, детали из
фенопластов и эпоксипластов — прессованием, изделия из слоистых пластиков — механическим способом с использованием зубофрезерного, токарного и фрезерного
оборудования.

У полимерных зубчатых колёс низкий, в 20-60 раз меньший по сравнению с металлами, модуль упругости и, соответственно, значительно меньшая твердость. В связи с этим пластмассы используются в малонагруженных передачах, к которым в качестве основных не предъявляются требования повышенной кинематической точности.

Конструктивное оформление зубчатых и червячных колес весьма разнообразно и зависит от нагружающего усилия, требуемой точности изготовления и тиража. Любая зубчатая деталь может быть изготовлена полностью из полимерного материала, однако лучшие результаты получают при использовании армированных изделий,
представляющих сочетание металлической ступицы с пластмассовым зубчатым венцом. Такие конструкции обеспечивают жесткость и точность соединения с
валом. Реже венец размещается непосредственно на валу. В особых случаях полимерный материал
образует толстостенное покрытие на металлической сердцевине зуба. Такая конструкция предназначена для улучшения теплоотвода из зоны зацепления при
одновременном возрастании его кинематической точности.

Детали конструкций получают литьем под
давлением, трансферным (литьевым) прессованием, а также полимеризацией в форме.При использовании слоистых пластиков заготовка венца
изготавливается отдельно от ступицы и соединяется с ней резьбовыми деталями,
а нарезка зубьев осущ. после сборки.

Ремни получают на основе эластомерных матриц,
а шкивы — из фрикционных пластмасс, среди которых наибольшее применение получили фенопласты на основе фенолформальдегидных смол новолачного (пресс-порошки) и резольпого типов (волокниты, стеклопластики АГ-4), а также эпоксидные
стеклопластики типа ДСВ.Шкивы из реактопластов изготавливают прессованием или механическим способом из заготовок. По виду ремней они могут быть плоско-, клино-, и круглоременными

Размеры шкивов соответствуют сечению ремня.