Винтовая пара как цилиндрическое резьбовое соединение, предназначенное для преобразования вращательного движения в осевое перемещение. Проектирование зажимного устройства для отрезки заготовок. Профиль трапецеидальной резьбы. Коэффициент высоты гайки.
Аннотация к работе
тема: Проектирование винтового механизмаЦель работы спроектировать зажимное устройство для отрезки заготовок. Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки. Рассмотрим зажимное устройство для отрезки заготовок (рис. Основные элементы устройства: станина 1, винт 2, подвижный башмак 3 с укрепленной в нем гайкой 4, рукоятка (на рисунке не показана), упор 5, опора 6, крепежные детали.Винтовые пары в механизмах могут быть парами скольжения или качения, кроме того, выполняются винтовые механизмы с гидростатическими винтовыми парами. Наименьшим КПД обладают пары скольжения (примерно 0,3), пары качения и гидростатические пары имеют более высокий КПД (до 0,9). Винтовые пары скольжения обладают рядом преимуществ: Простота конструкции и изготовления; Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Для слабонапряженных и тихоходных винтов применяют стали 45, 50 (ГОСТ 1050-88), для более ответственных механизмов - стали, подвергаемые закалке - 40Х, 40ХГ (ГОСТ 4543-71), 65Г (ГОСТ 1050-88), для ходовых винтов станков - азотируемые стали 40ХФА, 18ХГТ (ГОСТ 4543-71).Расчет диаметра винта и выбор резьбы осуществляется из условия износостойкости, т.к. в винтовых механизмах основной причиной выхода их из строя является износ резьбы гайки. Экспериментальным путем установлено, что для сочетания материалов закаленная сталь - бронза = 10…15 МПА, для пары незакаленная сталь - бронза = 8…10 МПА, для пары незакаленная сталь - чугун = 4…6 МПА, для пары сталь - сталь = 6 МПА. Чем выше антифрикционные свойства материала гайки, тем выше значение должно приниматься. При выборе коэффициента высоты гайки следует помнить: в некоторых механизмах по условиям работы необходимо обеспечить жесткую фиксацию винта в гайке, чтобы считать заделку винта жесткой заделкой (см. расчет на устойчивость). После определения диаметра резьбы необходимо проверить выбранные резьбы на самоторможение.Под пятой подразумеваем опорную поверхность, к которой прикладывается осевое усилие Q со стороны других деталей. При вращении винта на опорной поверхности пяты возникает трение, для уменьшения которого применяют смазку. Диаметр можно принять , где d - наружный диаметр винта. Диаметр находится из условия износостойкости трущихся деталей: , (7) где = 25…40 МПА - допускаемое давление на поверхности пяты. По формуле (7) рассчитываем: Диаметр превышает внутренний диаметр резьбы d1 в конструкции винта необходимо предусмотреть поясок для увеличения площади пяты (рис.Ходовая гайка винтового механизма должна иметь простую конструкцию, легко монтироваться, не проворачиваться в корпусе изза момента трения в резьбе и не выпадать при переворачивании механизма. Обычно гайка по конструкции представляет собой цилиндрическую втулку с буртиком, который передает осевую нагрузку от винта на корпус. Высоту гайки необходимо увеличить на ширину фаски резьбовой части гайки, т.к. часть резьбы, приходящуюся на фаску, при работе резьбы не учитывается. Размер фаски должен быть не меньше высоты профиля резьбы: Высота профиля резьбы определяется: или ; Диаметр гайки назначают в зависимости от толщины стенки гайки : , (10)При расчете на устойчивость будем рассматривать винт как гладкий стержень, нагруженный сжимающей силой Q, диаметром равным внутреннему диаметру резьбы d1. Длиной участка винта l, работающего на сжатие, считается длина участка от середины гайки до опорной поверхности пяты. В механизмах с кольцевой пятой в длину участка винта, работающего на сжатие включаются половина высоты гайки Нг, рабочий ход H и ширина фаски C. Условием устойчивости винта будет соблюдение соотношения: , где - критическая сила, при которой винт потеряет устойчивость; Винт разбивается на участки, границами которых являются точки приложения нагрузки и границы сечений винта.КПД винтового механизма, учитывающий суммарные потери в винтовой паре и на пяте, определяется по формуле: .