Задачи
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Передача винт – гайка

Общие сведения об элементах винта и гайки. Винтовой кинематической парой называется подвижное соединение двух деталей, именуемых соответственно винтом и гайкой (рис. 92).

Винтом называется цилиндрический стержень, на поверхности которого имеется винтовая канавка (или канавки) того или иного профиля.

Гайкой называется деталь с цилиндрическим отверстием, на стенах которого также образована винтовая канавка. Эти две детали сопрягаются по винтовым поверхностям.

рис. 92

Винтовая кинематическая параДетали этой группы – винты и гайки – используются как резьбовые соединения для скрепления других деталей и как средства передачи движения.

Передача винт - гайка предназначена для преобразования вращательного движения одного из элементов пары в поступательное перемещение также одного из них. При этом как винт, так и гайка могут иметь либо одно из указанных движений, либо оба движения.

Достоинство винтовых передач: простота получения медленного поступательного движения и большого выигрыша в силе, плавность и бесшумность, способность воспринимать большие нагрузки, возможность осуществления точных перемещений, простота устройства.

Недостатки винтовых передач: большие потери на трение и сравнительно низкий к. п.д., что, вообще говоря, справедливо только для обычных винтовых передач (с трением скольжения).

Примером конструкции грузовой винтовой передачи может служить домкрат (рис. 66, а). Гайка запрессована в чугунный корпус, опирающийся на пол цеха или на грунт. Винт вращается и перемещается по резьбе гайки усилием одного или двух рабочих с помощью рукоятки.

Задача 16.1. Рассчитать винт и гайку домкрата (рис.93) грузоподъемностью Q = 100·103Н с высотой подъёма lo = 0,5м.

винт и гайка домкрата1винт и гайка домкрата2

 

 

 

 

 

 

 Рис. 93

Решение. Предварительное определение внутреннего диаметра винта из условия прочности

.

Для стали Ст.5 можно принять 80 МПа, тогда при =1,3

- Выбор резьбы винта.

По ГОСТ 9484-80 принимаем резьбу с ближайшим большим d: d = 60мм; d1 = 51мм; S = 8мм.

Резьба с d1 = 46мм и d = 55мм не рекомендована к применению (размер 55 поставлен в скобках).

- Проверка винта на совместное действие сжатия и кручения:

а) Максимальное касательное напряжение в поперечном винте при действии момента

Средний диаметр винта

мм.

Угол подъема резьбы

2о40′.

Принимая далее в запас прочности наибольшее возможное значение коэффициента трения , находим приведенный угол трения :

и тогда

Максимальное касательное напряжение

б) Напряжение сжатия

в) Эквивалентное напряжение

- Расчет резьбы на износ и определение необходимой высоты гайки

Примем для пары стальной винт–гайка из бронзы ОЦС-5-5-5, допускаемое давление

Тогда

Однако вследствие неравномерности распределения нагрузки между витками, не рекомендуется Z>10. Поэтому для уменьшения требуемого числа витков переходим к следующему большему размеру резьбы:

d = 70мм; d1 = 59мм; S = 10мм.

Тогда

Принимаем z = 10 витков.

Пересчитываем также величину *:

Высота гайки

- Проверка винта на устойчивость.

Определяем гибкость винта при его расчетной длине

Определяем критическую силу по формуле Тетмайера – Ясинского

Коэффициент запаса устойчивости

- Наружный диаметр тела гайки D находим из условия прочности на растяжение, принимая

откуда

- Определение размеров рукоятки домкрата.

Найдем сначала величину момента , который требуется для подъема груза, преодоления трения в резьбе и на опорной поверхности чашки:

,

где - момент на рукоятке домкрата; - момент в резьбе (в данном случае ); - момент, необходимый для преодоления трения на опорной поверхности:

,

f - коэффициент трения стали по стали; – средний радиус кольцевой поверхности трения между винтом и чашкой.

Принимаем

Получаем

Тогда

Этот момент должен быть создан усилием рабочего

.

Усилие одного рабочего не должно превышать 200 - 400н (меньшая величина – при продолжительной работе); тогда

Это недопустимо много. Принимаем, что подъем груза производят двое рабочих

(коэффициент 0,9 учитывает уменьшение усилия из-за неудобства совместной работы).

Следовательно, нужно изменить конструкцию чашки, установив её на упорный подшипник. Тогда величина будет пренебрежительно мала и получит значение

Диаметр рукоятки определяем из расчета на изгиб при

Пересчет не имеет смысла, так как прочность винта заведомо достаточна.