ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- тяговое усилие Q, Н ;
- наружный d , средний d2 и внутренний d1 диаметры винта, мм;
- ход винтовой линии S, мм;
- число заходов резьбы z;
- длина гайки L, мм;
- предел текучести σт материала винта, МПа.
Резьбу ходовых винтов делают преимущественно трапецеидальной.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
Угол подъема винтовой линии резьбы и КПД передачи
где при малых скоростях скольжения (около 0,01 м/с) угол трения р = 6 ÷ 8°.
Допускаемое напряжение в материале винта, МПа,
Расчетная площадь сечения винта, мм2,
Приведенное напряжение винта, МПа.
РАСЧЕТ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ
Рабочая высота витка резьбы, мм,
Среднее давление на рабочих поверхностях резьбы, МПа,
где [q] - по табл. 1.
РАСЧЕТ НА УСТОЙЧИВОСТЬ
За расчетную длину винта L принимают наибольшее возможное расстояние между опорами винта.
Дополнительные исходные данные:
диаметр левой опоры винта dlon, мм; диаметр правой опоры винта llon, мм;
длина левой опоры винта Llon, мм; длина правой опоры винта Lllon, мм;
модуль упругости материала винта Е, МПа.
1. Допускаемые значения среднего давления
Примечания:
1. При L / d2 = 2,5 приведенные в таблице значения можно повышать примерно на 20%.
2. Для разъемных маточных гаек, у которых часть резьбы срезана, приведенные в таблице значения [q] следует уменьшать на 15-20%.
2. Закрепление винта в опоре и значения коэффициента m
Расчетный момент инерции поперечного сечения винта, мм4,
Характеристика левой и правой опоры винта
Для опорной гайки за doп принимается средний диаметр d2 резьбы.
Расчетный запас устойчивости
где,
m - по табл. 2.
Вид опор винта устанавливают в зависимости от λоп:
- при λоп < 1,5 - опора шарнирная;
- при λоп > 3,0 - винт заделан в опоре;
- при λоп = 1,5 ÷ 3,0 - винт закреплен в опоре упруго. Это справедливо и для неразъемных гаек; разъемные гайки следует рассматривать как шарнирную опору.
3. Допускаемая накопленная ошибка шага винтов, мкм
Необходимые значения запаса устойчивости nу :
а) для вертикальных ходовых винтов nу = 2,5, если на винт не действуют поперечные силы и расчетное усилие Q является минимальным, в противном случае случае nу= 3,5 ÷ 4,0;
б) для горизонтальных ходовых винтов nу= 4 ÷ 5;
в винторезных станках и во фрезерных станках nу= 3 ÷ 4.
Материалы для ходовых винтов.
Для термически необработанных ходовых винтов к токарным станкам нормальной и повышенной точности лучшим материалом является горячекатаная сталь А40Г. Применяют также сталь 45 и 40Х улучшенную.
Для ходовых винтов 0 и 1-го классов точности в случае окончательной обработки резцом применяют сталь У10А. Сталь отжигают на твердость 197 НВ.
Для закаливаемых и шлифуемых по профилю резьбы ходовых винтов 0 и 1-го классов точности применяют сталь марок 40ХГ и 65Г, обладающую высокой износостойкостью.
Гайки для винтов 0, 1 и 2-го классов точности изготовляют из бронзы марок БрО10Ф1 и БрО6Ц6СЗ; для винтов 3 и 4-го классов точности - из антифрикционного чугуна.
Допускаемые отклонения винтов.
В зависимости от назначения, точности и предъявляемых в эксплуатации требований устанавливают 5 классов точности ходовых винтов: 0, 1, 2, 3 и 4.
1. Наибольшая допускаемая накопленная ошибка шага приведена в табл. 3.
2. Допуски на наружный, средний и внутренний диаметры резьбы винтов устанавливают не более соответствующих допусков на трапецеидальную резьбу по ГОСТ 9484-81 с полем допуска 7Н по ГОСТ 9562-81.
3. Для обеспечения требуемой точности винтов по шагу и для предохранения резьбы винтов от быстрой потери точности в результате местного износа присвоены отклонения на овальность среднего диаметра винта, приведенные в табл. 4.
4. Допускаемое отклонение среднего диаметра винта на овальность, мкм
5. Допускаемое биение наружного диаметра винтов, мкм
6. Допускаемые отклонения на половину угла профиля, минуты
Примечание. Для винтов 4-го класса точности отклонения
не регламентируются и ограничиваются лишь величиной
допуска на средний диаметр.
Допускаемые отклонения шага и профиля ходовых винтов 0 и 1-го классов точности должны обеспечиваться соответствующей жесткостью, характеризуемой отношением L / d2.
- для 0-го класса точности L / d2 ≤ 20;
- для 1-го класса точности L / d2 ≤ 25, где L - длина резьбы; d2 - средний диаметр резьбы.
4. Наружный диаметр винта в одном перпендикулярном его оси сечении должен отличаться от наружного диаметра в любом таком же сечении винта не более чем на величину допуска по h5 для винтов 0, 1 и 2-го класса точности, по h6 для винтов 3-го класса и по f7 для винтов 4-го класса точности.
В тех случаях, когда наружный диаметр винта служит технологической базой (при нарезании резьбы), его выполняют по h5 для винтов 0, 1 и 2-го класса точности, по h6 для винтов 3-го класса; по f7 для винтов 4-го класса точности.
5. Биение наружного диаметра ходовых винтов при проверке их в центрах допускается в пределах, указанных в табл. 5.
6. Для каждой половины угла профиля резьбы винтов устанавливают допускаемые отклонения, приведенные в табл. 6.
Допускаемые отклонения гайки.
1. Допуски на наружный, средний и внутренний диаметры резьбы гаек устанавливают не более соответствующих допусков на трапецеидальную резьбу по ГОСТ 9484-81 с полем допуска Н8 по ГОСТ 9562-81.
2. Для разрезной гайки ее наружный диаметр резьбы назначают из условий обеспечения прилегания гайки к винту по профилю, поэтому его задают большим на 0,5 мм, чем по ГОСТ 9484-81.
3. В тех случаях, когда внутренний диаметр гайки служит технологической базой (для окончательной обработки корпуса гайки), внутренний диаметр резьбы гайки выполняют по Н6 для гаек к винтам 0, 1 и 2-го класса точности, Н7 - для гаек к винтам 3-го класса, Н8 - для гаек к винтам 4-го класса точности.
4. Для разрезной гайки ее внутренний диаметр резьбы назначают из условий обеспечения необходимого зазора, поэтому его задают большим на 0,5 мм, чем по ГОСТ 9484-81.
Внутренний диаметр гайки в одном перпендикулярном к ее оси сечении должен отличаться от внутреннего диаметра в любом таком же сечении гайки не более чем на величину допуска по Н6 для гаек к винтам 0, 1 и 2-го класса точности, Н7 - для гаек к винтам 3-го класса, Н8 - для гаек к винтам 4-го класса точности.
5. Величины допускаемых отклонений профиля и шага гаек не регламентируются, а ограничиваются величиной допуска на средний диаметр.
Шероховатость поверхности сторон профиля винтов и гаек приведена в табл. 7.
7. Параметры шероховатости поверхности Ra
сторон профиля трапецеидальной резьбы, мкм
УСТРАНЕНИЕ ЗАЗОРОВ В ВИНТОВОЙ ПАРЕ
Наличие зазора между резьбами винтовой пары является причиной возникновения мертвого хода. Особенно это проявляется при поступательно-возвратном движении. Уменьшение мертвого хода или полное его устранение достигается конструкцией гаек.
Во время сборки и отладки, а затем в процессе эксплуатации устраняют зазоры между работающими поверхностями резьб посредством поджима резьбы специальными устройствами, как, например, показано на рисунке, или сдвоенными, или разрезанными гайками, которые стягивают до полного устранения зазоров.
Подписывайтесь и успехов в работе. Главный конструктор «КБ Семёнова» - Михаил Викторович Семёнов.