Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное, реже – для превращения поступательного движения во вращательное. Последнее возможно только в том случае, когда угол подъема резьбы достаточно велик и передача несамотормозящаяся. Основными деталями таких механизмов являются винт и гайка.
Обозначим шаг резьбы винта tв. За n оборотов винта гайка, движущаяся только поступательно, пройдёт расстояние S = n*tв.
Если известен путь гайки S и требуется определить число n оборотов винта, то n = S/ tв = 25\10 = 2,5 оборота.
Гайку часто делают разрезной – их двух половин, охватывающих винт с двух сторон. Винты изготовляют из качественной стали, а гайки – из чугуна или бронзы. Коэффициент полезного действия таких пар достигает h = 0,8 – 0,95.
Ещё больший эффект достигается применением шариковых винтов, которые используют для червяков рулевого управления автомобилей, для механизмов наводки ракет и ходовых винтов станков. Канавки шарикового винта 1 и гайки 4 в осевом сечении имеют полукруглую форму. Непрерывный замкнутый поток шариков 2 заполняет винтовое пространство между жалобами по всей длине гайки. Пройдя его, шарики 2 переходят в округленный трубчатый канал 3, по которому они возвращаются в рабочую зону винтовой пары. Коэффициент полезного действия шариковой винтовой пары намного выше, чем у обычной, вследствие резкого снижения трения в резьбе.
Понятие о резьбе
Резьба – винтовая поверхность, образованная на телах вращения и используемая для соединения, уплотнения или обеспечения заданных перемещений деталей машин и механизмов. Приемы нарезания резьбы и используемый при этом режущий инструмент – определяющие факторы для вида и профиля резьбы. Резьба может быть однозаходной, образованной одной винтовой линией (ниткой), или многозаходной, образованной, соответственно, двумя и более нитками. Направление винтовой линии резьбы определяет их деление на правые и левые. Шаг резьбы представляет собой расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы. Нарезание наружной и внутренней резьбы требует различного подхода и использования различных методик.
Наиболее распространенными соединениями деталей машин являются резьбовые. Широкое применение резьбовых соединений в машинах и механизмах объясняется их простотой надёжностью, удобством регулирования затяжки, а также возможностью их разборки и повторной сборки без замены детали.
Нарезанием резьбы называется ее образование снятием стружки (а также пластическим деформированием) на наружных или внутренних поверхностях заготовок деталей.
У всякой резьбы различают следующие основные элементы:
– профиль;
– угол и высоту профиля;
– шаг;
– наружный, средний и внутренний диаметр резьбы.
Червячные передачи
Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвенного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной. На практике применяются однозаходные, двухзаходные и четырехзаходные червяки.
Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило, изготовляют составленным из двух материалов:
– венец – из дорогого антифрикционного материала (например из бронзы)
– сердечник – из более дешевых и прочных сталей или чугунов.
Входной и выходной валы передачи скрещиваются, обычно (но не всегда) под прямым углом.
Функционирование
Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Передаточные отношения I червячной передачи закладываются в пределах от 8 до100, а в некоторых приложениях – до 1000.
Достоинства и недостатки
Достоинства:
– плавность работы;
– бесшумность;
– большое передаточное отношение в одной паре;
– самоторможение;
– повышенная кинематическая точность.
Недостатки:
– сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях не более 100кВт);
– большие потери на трение (тепловыделение);
– повышенный износ и склонность к заеданию;
– повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки;
– необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода.
Классификация
Червяки различают по следующим признакам:
1. По форме поверхности, на которой образуется резьба:
– цилиндрические
– глобоидные
2. По напралению линии витка:
– правые
– левые
3. По числу заходов резьбы:
– однозаходные
– многозаходные
4. По форме винтовой поверхности резьбы:
– с архимедовым профилем
– с конволютным профилем
– с эвольвентным профилем
Список литературы
1. Справочник по машиностроительным материалам, т. 1, Москва 1959 г.
2. Детали машин. Расчет и конструирование. Справочник, 3 издание, том 1, Москва, 1969 г.
3. Ассонов А.Д., Технология термической обработки деталей автомобиля, Москва, 1958 г.
4. Вяткин Г.П. и др. Машиностроительное черчение. Москва, 1985 г.
5. Решетов Д.Н. Детали машин, 3 издание, Москва 1974 г.
6. Технология металлов и сварка. Под ред. Полухина П.И., Москва 1977 г.
7. Часовников Л.Д. Передачи зацеплением, 2 издание, Москва 1969 г.