Передачи винт-гайка скольжения

Лабораторная работа №6

Исследование винтового механизма (передачи винт-гайка)

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией передач винт-гайка. Определить зависимость коэффициента полезного действия винтовой пары от величины осевой и эксцентричной нагрузки на гайку.

Передачи винт-гайка предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. В этих передачах используют пары винт-гайка скольжения или качения.

Достоинствами передач винт-гайка являются:

- большой выигрыш в силе,

- высокая точность перемещений,

- малая металлоемкость, что позволяет широко использовать их в грузоподъемных механизмах, например, в винтовых домкратах, в механизмах подач станков и приводах роботов, а также измерительных и регулировочных механизмах.

К недостаткам следует отнести

-низкий КПД в передачах скольжения

- сложность изготовления в передачах качения.

Передачи винт-гайка скольжения

К преимуществам передачи скольжения относятся:

- высокая грузоподъемность;

- возможность получения малых скоростей движения (больших передаточных отношений);

- высокая несущая способность при малых габаритах;

- высокая точность поступательных перемещений;

- простота конструкции и изготовления.

К недостаткам передач скольжения относятся:

- большие потери на трение и низкий КПД, а поэтому невозможность использования передачи при высоких скоростях перемещений.

Скорость скольжения в резьбе превышает скорость осевого перемещения в 1/sin ψ раз, где ψ - угол подъема резьбы, т.е. в 10...40 раз.

Области применения передачи:

- поднятие грузов (домкраты);

- нагружение в испытательных машинах;

- осуществление процесса механической обработки (винтовые прессы, металлорежущие станки);

- управление оперением самолетов;

- механизмы точных делительных перемещений (станки, измерительные машины);

- механизмы установочных перемещений для настройки и регулирования машин;

- перемещение рабочих органов роботов.

Различают двух- и трехзвенные винтовые механизмы.

Трехзвенные винтовые механизмы выполняют по двум схемам:

- С вращающимся винтом и поступательно перемещаемой гайкой (рис.1, а);

- С вращающейся гайкой и поступательно перемещаемым винтом
(рис. 1, б).

Рис. 1 Схемы трехзвенных передач винт-гайка скольжения

В схеме на рис. 1, а ведущим является винт 1, образующий со стойкой (неподвижным звеном) 3 вращательную кинематическую пару, а ведомым - гайка 2, движущаяся поступательно по неподвижной направляющей. В схеме на рис. 1, б ведущей является зафиксированная в осевом направлении вращающаяся гайка 1, а ведомым - винт 2, образующий со стойкой 3 вращательную кинематическую пару. Вращательное соединение гайки создается червячной передачей 4, червячное колесо которой жестко связано с гайкой.

Двухзвенные винтовые механизмы также могут быть выполнены по двум схемам. В первой схеме гайка является неподвижной, а винт, образуя со стойкой цилиндрическую кинематическую пару, вращается и движется поступательно. По данной схеме выполнены, например простые домкраты. Во второй схеме винт неподвижен, а гайка вращается и движется поступательно.

Для очень медленных перемещений применяют винты с дифференциальной резьбой (рис. 2), т. е. с двумя резьбами одного направления, но с разными шагами P1 и P2. При повороте винта 1 на один оборот подвижный узел 2 перемещается на величину, равную разности шагов резьб, которая может быть очень малой.

Рис. 2 Передача винт-гайка с дифференциальной резьбой

В целях повышения КПД в передачах винт-гайка скольжения используют резьбы, имеющие пониженный приведенный коэффициент трения (рис.3). К ним относятся трапецеидальные и упорные резьбы с углами рабочего профиля соответственно 15 и 3°.

Рис.3 Профили резьб, используемых в передачах винт-гайка скольжения

Трапецеидальную резьбу в основном диапазоне диаметров выполняют мелкой, средней и крупной. Основное применение находит средняя резьба. Мелкую резьбу применяют в механизмах, где требуется повышенная точность перемещений, крупную резьбу — когда передача плохо защищена от пыли и грязи.

Упорные резьбы применяют при действии на передачу большой односторонней нагрузки, например, в прессах или нажимных устройствах прокатных станов.

При шаге менее 1 мм применяется метрическая резьба.