Червячные передачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГВИНТОВІ ПЕРЕДАЧІ

2.1 Загальні відомості

       Гвинтова передача - механічна передача, що перетворює обертовий рух в лінійний осьовий. У загальному випадку вона складається з гвинта і гайки.

      Гвинтові передачі діляться на:

1. передачі ковзання;
2. передачі кочення, які за виконанням тіл кочення діляться на:

• кулькогвинтові передачі кочення;

• роликогвинтові передачі кочення.[5]

       Переваги  передач гвинт - гайка:

• можливість отримання повільного руху і високої точності переміщень при простій і недорогій конструкції передачі,
• велика несуча здатність і компактність.

       Недолік передачі - низький К.К.Д. Передачі гвинт - гайка застосовують в самих різних машинобудівних конструкціях, таких, наприклад, як підйомно-транспортні машини (домкрати, механізми зміни вильоту кранів, пічні штовхачі), верстати (механізми подачі робочих інструментів та здійснення точних ділильних переміщень), вимірювальні прилади (механізми для точних переміщень, регулювання та настройки), прокатні стани (натискні гвинти, регулювально-настановні механізми підшипників), гвинтові преси та ін..

       По конструкції гвинт являє собою циліндричний стержень з різьбою на значній частині довжини; гайку в більшості випадків виконують у формі втулки з фланцем для осьового кріплення (рис. 2.1) гайки. В окремих передачах застосовують гвинти і гайки більш складних конструкцій. Відповідно призначенням передавальних (вантажних і ходових) гвинтів різьби їх повинні забезпечувати найменше тертя між гвинтом і гайкою. Цій умові відповідає прямокутна різьба але через неможливість нарізування на різьбофрейзерних верстатах і невисокій міцності прямокутну різьбу застосовують для передавальних гвинтів порівняно рідко і вона не стандартизована.[1]

Рис 2.1 Гвинтовий домкрат

2. Гвинтова передача ковзання

       Передачі ковзання зберегли застосування завдяки простоті конструкції.

       На відміну від кріпильних різьб, в яких важлива підвищена надійність проти самовідгвинчування, в передавальних (вантажних і ходових) гвинтах важливо мале тертя. Тому для цих гвинтів застосовують різьбу з малими кутами профілю - трапецеїдальними. Трапецеїдальна різьба в основному діапазоні діаметрів виконують дрібною, середнею і великою. Основне застосування має середня різьба. Дрібну різьбу застосовують для переміщень підвищеної точності і малих переміщень. Велику різьбу застосовують у важких за критерієм зношування умовах роботи.

       Для дуже точних переміщень застосовують трапецеїдальну різьбу зі зменшеним кутом профілю і прямокутні різьби, перевагою яких є менший вплив неминучого радіального биття гвинта на точність переміщень, а також дещо менші втрати на тертя.

      Недоліком прямокутної різьби, що перешкоджає її розповсюдженню, є трудність виготовлення, тобто неможливість остаточної обробки фрезеруванням і шліфуванням.

       Для точних гвинтів ділильних і вимірювальних машин іноді застосовують трикутні різьби з кутом профілю 30° або навіть 60°, які можуть бути виготовлені з малими кроками. Для гвинтів, схильних до великих односторонніх осьових-навантаженнь, наприклад, в пресах, натискних пристроях прокатних станів застосовують наполегливу різьбу.

       Матеріали гвинтів в першу чергу повинні володіти достатньо високою зносостійкістю і хорошою оброблюваністю. Матеріали важконагружених гвинтів повинні мати високу міцність, а точних гвинтів - не мати залишкових напруг. Слабонапряжені і тихохідні гвинти, не піддаються гартуванню, виготовляють із сталей 45, 50 або А45, А50 і А40Г (з вмістом 0,15-0,5% свинцю), а піддаються гарту - зі сталей 65Г, 40Х та інші; азотування - зі сталей 40ХФА, 18ХГТ. Азотування забезпечує високу зносостійкість і мінімальне деформування при зміцненні. Тому його рекомендують застосовувати для ходових гвинтів верстатів. Підвищити зносостійкість гвинтів можна електромеханічним зміцненням (суміщенням наклепу і поверхневого гарту).

       Матеріал гайок - бронзи олов'яні БрО10Ф1, Бр04Ц7С5 та інші і цинковий сплав ЦАМ 10-5, а при малих швидкостях і навантаженнях - антифрикційний чавун. Гайки великих і середніх діаметрів заливають антифрикційним сплавом.

        Різьблення на гвинтах виготовляють нарізуванням, фрезеруванням, а також накаткою. Точні різьби після термічної обробки шліфують.

Передача гвинт - гайка може бути виконана з обертовим гвинтом і поступально переміщується гайкою (найбільш поширене виконання), з обертовим і одночасно поступально переміщується гвинтом при нерухомій гайці (прості домкрати), а також з обертовою гайкою і поступально переміщується гвинтом. для збільшення ходу застосовують телескопічні конструкції з двома гвинтовими парами.

       Для дуже повільних переміщень застосовують гвинти з диференціальним різьбленням, тобто з двома різьбами одного напрямку, але з різними кроками. При повороті гвинта на один оборот рухомий вузол переміщається на величину, рівну різниці кроків різьб, яка може бути дуже малої.

        У деяких випадках застосовують передачі диференціального типу з обертанням і гвинта, і гайки. Ці передачі дозволяють здійснювати привід і складання рухів від двох джерел. Наприклад, в механічних самохідних головках верстатів привід робочої подачі часто здійснюється від головного двигуна обертанням гвинта, а швидке відведення і підведення від іншого двигуна - обертанням гайки.

      Довгі гвинти для полегшення виготовлення виконують складовими. З'єднання здійснюється згвинчуванням (рис. 2.2) з додатковим кріпленням за допомогою клинів або конічних штифтів. Рідше застосовують зварювання.

Рис 2.2 З'єднання ходових гвинтів

     Гвинти звичайно встановлюють на двох опорах, розташованих по кінцях. Короткі гвинти виконують з однією опорою, причому другий опорою служить гайка. Осьову фіксацію обертових гвинтів від переміщень в обидві сторони здійснюють зазвичай в одній опорі. Довгі гвинти іноді фіксують у двох опорах, щоб гвинт в обидві сторони працював на розтяг.

     Прості гайки ковзання виконують у формі втулок з фланцем для осьового кріплення (рис. 2.3, а, б). Обертові гайки підтримуються підшипниками ковзання, що охоплюють гайку, і кульковими підп'ятника або підшипниками кочення.

      Гайки для точних переміщень вузлів, схильних знакозмінних навантажень, виконують з компенсацією зазору. Це досягається застосуванням здвоєних гайок, які для регулювання зміщуються одна відносно іншої в осьовому напрямку (рис.2.3 б)[4, С. 308-310]

Рис. 2.3 Гайки ковзання

3. Гвинтова передача кочення

      Гвинтові  передачі  кочення застосовують у механізмах точних переміщень у відповідальних силових передачах.

      ККД передач кочення (без попереднього натягу) досягає 0,9. Сили тертя в передачах залежать від швидкості. У різьбленні в більшості випадків повністю вибирається зазор і створюється попередній натяг, що забезпечує високу осьову жорсткість.

      Основне застосування з гвинтової передачі кочення мають шарикові передачі. На гвинті і в гайці виконують гвинтові канавки, які служать доріжками для шариків. Найбільше поширення має напівкруглий профіль канавок з радіусом, що перевищує на 3 ... 5% радіуси шариків, із кутом контакту шарика а = 45 ° (рис. 2.4, а).

      При неприпустимості осьових зазорів гайки з цим профілем роблять здвоєними і зміщують одну відносно іншої в осьовому напрямку прокладками (рис. 2.4, в) або пружинами, іноді шляхом повороту. Успішно застосовують також профіль «стрілчаста арка» (рис. 2.4, б), який важче у виготовленні, але дозволяє створити попередній натяг підбором діаметрів кульок.

 

Рис 2.4 Шарикова пара гвинт – гайка

      У більшості конструкцій шарики переміщуються по замкнутій траєкторії в гайці. Викочуючи з різьби, вони повертаються у вихідне положення по обвідним каналам, які виконані в спеціальних вкладишах (рис. 2.5), вставлених у вікна гайки. Кульки не виводяться з контакту з гвинтом, а перевалюються через виступ різьби. Зазвичай в гайці передбачають три вкладиша, і їх розташовують під кутом 120° один до іншого, причому кульки розділені на три незалежні циркулюючі групи.

      Робочі поверхні гартують до твердості 60 HRC і вище. Гвинти виготовляють з сталей: ХВГ і 7ХГ 2ВМ з об'ємним гартом, 8ХФ з загартуванням при індукційному нагріві і 20ХЗМВФ з азотуванням. Для гайок застосовують сталі 9ХС, ШХ15, ХВГ з об'ємним загартуванням.

Рис. 2.5 Пристрій повернення шариків в гайці кочення

       Передачі вимагають високої точності виготовлення. Для забезпечення точності позиціонування (установки вузлів в задане положення) коливання моменту сили тертя в різьбі повинні бути мінімальними. Передачі вимагають гарного захисту від забруднень, яка переважно забезпечується гармонікообразними хутрами і пластмасовими ущільнювальними гайками з двома або трьома опуклими витками за профілем канавок. Ущільнюючі гайки кріпляться до кожного торця основної гайки.[4, С. 312-313]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновок

       Отже  з вище сказаного можна зробити  висновок, що черв'ячні і гвинтові  передачі широко застосовують  у машинобудуванні, а саме черв'ячні - у транспортних і підіймально-транспортних машинах, а також з метою отримання малих і точних переміщень (ділильні пристрої верстатів, механізми налаштування, регулювання, гвинтові -  підйомно-транспортні машини (домкрати, механізми зміни вильоту кранів, пічні штовхачі), верстати (механізми подачі робочих інструментів та здійснення точних ділильних переміщень), вимірювальні прилади (механізми для точних переміщень, регулювання та настройки), прокатні стани (натискні гвинти, регулювально-настановні механізми підшипників), гвинтові преси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури :

1. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб для вузов. – 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. – С. 262-263.
2. Данилов Х.А., Ефремов Н.Г. Мицкевич В.Г. Детали машин. Курс лекций – М.: РГОТУПС, 2003, С. 57-60.
3. Куклин Н.Г Куклина Г.С. Детали машин М.: Высш. шк., 1987. С. 218-221
4. Решетов Д.Н. Детали машин: 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1989. – 496с.
5. http://www.det-mash.ru/index.php?file=per_vint_gaika