Проектирование винтового механизма (стр. 2 из 4)

, (4)

где

– шаг резьбы;

– число заходов резьбы;

– средний диаметр резьбы.

По формуле (4) рассчитываем:

;

;

;

.

Приведенный угол трения

:

, (5)

где

– коэффициент трения, зависящий от шероховатостей рабочих поверхностей витков и материала гайки, выбирается по таблице 2.

Таблица 2

Класс точности	Параметры шероховатости, мкм		Коэффициент трения при материале гайки
	винта	гайки	Бронза оловянная	Бронза безоловянная	Чугун	Сталь
2	Ra = 1,25	Ra = 1,25	0,07	0,08	0,09	0,10
3	Ra = 2,5	Ra = 2,5	0,08	0,09	0,10	0,12
4	Ra = 2,5	Rz = 20	0,09	0,10	0,12	0,15

– угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта: для трапецеидальной резьбы – =15°.

По формуле (5) рассчитываем:

Для того чтобы убедиться в правильности выбора резьбы, необходимо проверить число витков гайки z:

. (6)

Количество витков гайки z должно быть 6…12, оптимальное количество – 8…10. Если число витков z не попадает в указанный диапазон, то следует изменить коэффициент высоты гайки

и снова провести расчет на износостойкость.

По формуле (6) рассчитываем:

;

;

;

Резьбы, не обеспечивающие самоторможение, исключаются из рассмотрения. Из оставшихся выбирается резьба с наибольшим шагом, так как чем больше шаг, тем меньше потери на трение, выше КПД, быстрее осевое перемещение винта. Следовательно, выбираем резьбу с шагом Р=6.

3. Расчет пяты

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.

Наиболее простой по конструкции и по способу установки будет кольцевая пята (рис. 3.1), но имеет относительно большой момент трения.

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. 3.1б). При этом следует предусмотреть канавку между пояском и резьбой для выхода режущего инструмента. Ширину пояска можно принять , где – диаметр канавки. В этом случае можно не проводить проверку пояска на прочность.

Рис. 3.1. Кольцевая пята

Высоту выступа

на пяте можно принять .

Момент трения на кольцевой пяте будет равен:

, (8)

где

= 0,10…0,12 – коэффициент трения стальной чашки о стальной винт.

По формуле (8) рассчитываем:

4. Расчет гайки

Проектирование гайки

Ходовая гайка винтового механизма должна иметь простую конструкцию, легко монтироваться, не проворачиваться в корпусе из-за 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. Данная конструкция является самой простой при изготовлении и монтаже, но не гарантирует от проворачивания или выпадения при использовании посадки с зазором.

Расчет геометрических размеров гайки

При расчете гайки по критериям прочности обычно размеры гайки получаются небольшими, поэтому размеры гайки задают конструктивно по приведенным ниже зависимостям, после чего выполняют проверочный расчет на прочность.

Высота гайки равна:

. (9)

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 ;

.

Окончательная ширина фаски

3 мм.

По формуле (9) рассчитываем:

.

Диаметр гайки

назначают в зависимости от толщины стенки гайки :

, (10)

где

– конструктивная толщина стенки гайки, выбираемая по технологическим соображениям. Для гаек, фиксируемых с помощью установочного винта в осевом направлении: .

По формуле (10) рассчитываем:

.

Диаметр буртика гайки можно принять:

.

Высота буртика

.

Таблица 3 - Размеры фасок и радиусов закругления

Диаметр гайки , мм	10-19	20-28	30-48	50-75
Фаска , мм	1	1,6	2	2,5
Фаска , мм	0,6	1	1,6	2
Радиус закругления , мм	0,4	0,6	1	1,6

Для удобства сборки в резьбовом отверстии делают фаску

, на торце гайки – фаску , а в корпусе – фаску . Для снижения концентрации напряжений у буртика выполняют закругление . Фаски и , радиус закругления назначается по таблице 3: .