Инфоурок / Математика / Другие методич. материалы / Статья «Методология расчетов передачи винт-гайка»

Статья «Методология расчетов передачи винт-гайка»

Напоминаем, что в соответствии с профстандартом педагога (утверждён Приказом Минтруда России), если у Вас нет соответствующего преподаваемому предмету образования, то Вам необходимо пройти профессиональную переподготовку по профилю педагогической деятельности. Сделать это Вы можете дистанционно на сайте проекта "Инфоурок" и получить диплом с присвоением квалификации уже через 2 месяца!

Только сейчас действует СКИДКА 50% для всех педагогов на все 111 курсов профессиональной переподготовки! Доступна рассрочка с первым взносом всего 10%, при этом цена курса не увеличивается из-за использования рассрочки!

ВЫБРАТЬ КУРС И ПОДАТЬ ЗАЯВКУ
библиотека
материалов

Методология расчетов передачи винт-гайка


Теоретические основы

Назначение и область применения передачи винт-гайка

Передача винт-гайка предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное движение рис. 1. При этом как винт, так и гайка могут иметь либо одно из названных движений, либо оба движения одновременно. 

hello_html_f8821e4.jpg
Рисунок 1. Схема действия передачи винт-гайка


Применяют поднятия грузов (домкраты), создание больших усилий до 1000 кН при малых перемещениях (прессы, нажимные устройства, тиски и т.п.) и получения точных перемещений (ходовые винты станков, измерительные приборы, делительные и регулировочные устройства).

Достоинства передачи винт-гайка

  1. Большой выигрыш в силе; 

  2. Возможность получения медленного движения с высокой точностью перемещения; компактность при высокой нагрузочной способности; 

  3. Простота конструкции и изготовления;

  4. Плавность и бесшумность;

  5. Высокая надежность.

Недостатки передачи винт-гайка

1. Повышенный износ резьбы, вызываемый большим трением;

2. Низкий КПД.

Конструкция передач

Различные два типа передач винт-гайка: 

- передачи с трением скольжения рис. 2, а, 

- передачи с трением качения рис. 2, б.

hello_html_mb1523c.jpg

Рисунок 2. Передача с трением скольжения а), с трением качения б)


Разновидности винтов передачи

В зависимости от назначения передачи винты бывают:

1) Грузовые. Применяются для создания больших осевых сил. Такие винты, если они работают при знакопеременной нагрузке, имеют трапецеидальную резьбу, при большой односторонней нагрузке – упорную. В домкратах для большого выигрыша в силе и обеспечения самоторможения применяют однозаходную резьбу с малым углом подъема. Гайки грузовых винтов изготавливают цельными рис. 3.

hello_html_4f9fac85.jpg

Рисунок 3. Цельная гайка грузового винта


2) Ходовые. Применяют для перемещений в механизмах подачи. Для уменьшения трения в ходовых винтах применяют трапецеидальную многозаходную резьбу. Из-за повышенного износа резьбы гайки ходовых винтов изготавливают разъемными рис. 4. Появляющийся зазор в резьбе регулируют с помощью набора металлических прокладок. 



hello_html_m22ac1cdd.jpg

Рисунок 4. Разъемная гайка ходового винта


Установочные. Применяют для точных перемещений и регулировок. Установочные винты имеют метрическую резьбу. В механизмах точных перемещениях важно малое трение и отсутствие зазора в резьбе. Для обеспечения безлюфтового перемещения гайки делают сдвоенными рис. 5.


hello_html_cf64479.jpg

Рисунок 5. Сдвоенная гайка установочного винта


Сдвоенная гайка имеет неподвижную и подвижную части: последняя (правая) может смещаться в осевом направлении относительно первой, что обеспечивает устранение зазора. Смещение можно достигнуть с помощью клина, пружины или резьбы.

Уменьшение трения достигается заменой трения скольжения на трение качения (используется шариковая винтовая пара рис. 6).



hello_html_m4575c564.jpg

Рисунок 6. Шариковая винтовая парa


В таких механизмах между витками винта шарики увлекаются в направлении его поступательного движения, попадают в перепускной канал в гайке и возвращаются в полость между винтом и гайкой. Таким образом, перемещение шариков происходит по замкнутому каналу, соединяющему первый и последний витки резьбы гайки. Достоинства шариков винтовых механизмов: высокий КПД (до 0,9); возможность полного устранения осевого и радикального зазоров. Их применяют в механизмах подач станков с числовым программным управлением, механизмах подъёма и спуска шасси в самолётах и т.п.

Передачи с трением скольжения имеют наибольшее распространение в виду простоты устройства.

Материалы винта и гайки

Материалы винта и гайки должны иметь низкий коэффициент трения и повышенное сопротивление износу. Выбор марки материала зависит от назначения передачи и условий работы. Для уменьшения потерь на трение подбирают пару сталь – бронза. Винты передач без термообработки изготовляют из сталей 45, 50 и др., в ответственных передачах – из сталей 40Х, 40ХГ, 65Г и др., с закалкой винтов до твёрдости более 50HRC, с последующим шлифованием резьбы. Гайки ответственных передач (высокие окружные скорости – v = 6…15 м/мин и нагрузки) изготовляют из оловянных бронз Бр010Ф1, Бр06Ц6С3 и др., а при работе с большим перерывом, а также при малых нагрузках и скоростях – из антифрикционного чугуна марок АЧВ-1, АЧС-3, АЧК-2, или серого чугуна марок СЧ15, СЧ20.

hello_html_m3ebbdafb.jpg

где F- осевая сила, 

А – площадь рабочей поверхности витка,

d2 – средний диаметр резьбы, 

Н1 - рабочая высота профиля, 

hello_html_m2ab10c1c.jpg – число витков в гайке, где р- шаг резьбы рис. 7.



hello_html_m672096f2.jpg

Рисунок 7. Геометрические параметры передачи винт-гайка


Расчет на прочность

Основным критерием работоспособности и расчёта передачи является износостойкость.

Основной причиной выхода из строя винтов и гаек является большое изнашивание их резьбы. Поэтому при определении размеров передачи исходят из расчета на износостойкость резьбы по допускаемому давлению. Потом проводят расчет на прочность винта, то есть определяют его диаметр.



Алгоритм решения работы

hello_html_m3be423c3.png


Задания для решения работы


Условие задачи:

Определить силу, которую можно приложить к ключу длиной L=300 мм при завинчивании болта с резьбой М16 2 по приведенному рисунку, до появления в резьбе болта напряжений смятия и напряжений среза резьбы. Трением на торце болта пренебречь. Исходные данные: средний диаметр резьбы
d2 = 14,7 мм, внутренний диаметр резьбы d1 = 13,8 мм, предел текучести материала болта по напряжениям смятия σсм=250 МПа, по напряжениям среза τср= 150 МПа, коэффициент трения болта по гайке f= 0,15; угол профиля резьбы α=600, коэффициент неравномерности распределения нагрузки по виткам резьбы k= 0,87; коэффициент заполнения резьбы km= 0,65. Высота витка резьбы h= 1 мм. Высота гайки приведена в таблице. Задачу решить по одному из вариантов, отмеченному преподавателем.

hello_html_m35fc8d12.png


Рисунок


Варианты заданий по высоте гайки Н:

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Н, мм

16

18

20

22

24

26

28

30

35

40





Краткое описание документа:

Представленная статья предназначена для студентов, которые желают самостоятельно изучить одну из тем дисциплины «Техническая механика», а именно «Расчет передачи винт-гайка».В статье представлены теоретические основы расчетов передачи винт-гайка: назначение и область применения передачи, достоинства и недостатки передачи, конструкция передач, разновидности винтов передачи, материалы для винта и гайки, критерии расчета на прочность.В статье представлен алгоритм решения передачи винт-гайка, а также задание для самостоятельного решения работы в десяти вариантах.

Общая информация

Номер материала: 105077051542

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Табличный процессор MS Excel в профессиональной деятельности учителя математики»
Курс повышения квалификации «Внедрение системы компьютерной математики в процесс обучения математике в старших классах в рамках реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Педагогическое проектирование как средство оптимизации труда учителя математики в условиях ФГОС второго поколения»
Курс профессиональной переподготовки «Математика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Изучение вероятностно-стохастической линии в школьном курсе математики в условиях перехода к новым образовательным стандартам»
Курс профессиональной переподготовки «Экономика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Специфика преподавания основ финансовой грамотности в общеобразовательной школе»
Курс повышения квалификации «Специфика преподавания информатики в начальных классах с учетом ФГОС НОО»
Курс профессиональной переподготовки «Теория и методика обучения информатике в начальной школе»
Курс профессиональной переподготовки «Математика и информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Инженерная графика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Развитие элементарных математических представлений у детей дошкольного возраста»
Курс повышения квалификации «Методика преподавания курса «Шахматы» в общеобразовательных организациях в рамках ФГОС НОО»
Курс повышения квалификации «Методика обучения математике в основной и средней школе в условиях реализации ФГОС ОО»
Курс профессиональной переподготовки «Черчение: теория и методика преподавания в образовательной организации»