Планетарные передачи. Передача винт-гайка, страница 4

Примечание. Недостающими данными задаться.

Тема 20: Передача винт-гайка

20.1. Кинематика и силовые соотношения

          Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Возможно и обратное преобразование при угле подъёма винтовой линии y > 12°. В передачах используют пары винт-гайка трения скольжения или качения. Передачи скольжения имеют широкое применение вследствие простоты конструкции и отработанной технологии получения резьбы.

В целях повышения КПД используют резьбы с пониженным коэффициентом трения: трапецеидальную с рабочим углом профиля α = 15º и упорную с рабочим углом профиля α = 3º. Теория винтовой пары изучалась в теме «Резьбовые соединения». При подъёме гайки по резьбе винта или тела по наклонной плоскости (рис. 20.1) соотношение между окружной и осевой силами:

       откуда

 или                           (20.1)

Рис. 20.1. Силы в передаче

          В винтовых механизмах отношение окружного перемещения к осевому называют условным передаточным отношением:

                                             (20.2)

          Умножив обе части уравнения (20.1) на tgy, получают:

                                             (20.3)

          Обычно в винтовых механизмах вращение винта или гайки осуществляют с помощью маховика, шестерни и т.п. При малом ходе Р_h и сравнительно большом диаметре маховика d_м можно получить очень большое условное передаточное отношение i. Например, при Р_h = 1 мм и d_м = 200 мм:

i = p×d_м / Р_h = p×200/1 = 628.

          При КПД h = 0,3 получают:

F_a = F_t×628×0,3 = 190F_t.

          Таким образом, передача винт-гайка позволяет получать большой выигрыш в силе.

20.2. Оценка и применение

          Достоинства:

          1. Простота конструкции.

          2. Высокая надёжность, плавность и точность хода.

          3. Большое условное передаточное отношение, позволяющее иметь большой выигрыш в силе.

          4. Возможность самоторможения.

          Недостатки:

          1. Большое трение в резьбе, что определяет:

          2. Высокий износ.

          3. Низкий КПД.

          В соответствии с изложенными достоинствами простая и надёжная конструкция передачи используется:

          1. Как силовая в грузоподъёмных механизмах, приводах систем управления и т.п., где реализуется выигрыш в силе.

          2. В кинематических передачах, где требуются точные перемещения – в механизмах настройки и измерительных приборах.

          В силовых механизмах наибольшее распространение получила трапецеидальная резьба, в механизмах прессов и прокатных станов – упорная резьба, в механизмах приборов – метрическая. В машинах специальности ПСДМ винтовые механизмы применяются:

          – в противоугонных механизмах башенных и козловых кранов;

– в механизмах подъёма электромагнитов ВПО-3000, раскрытия крыльев стругов и дозаторов (рис. 20.2);