какая резьба используется в винтовых зажимных механизмах с ручным приводом

Общие сведения о винтовых механизмах

Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное (реже наоборот). Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки.

Винтовые пары в механизмах могут быть парами скольжения или качения, кроме того, выполняются винтовые механизмы с гидростатическимивинтовыми парами. Они могут быть с ручным или механическим приводом. Наименьшим КПД обладают пары скольжения (примерно 0,3), пары качения и гидростатические пары имеют более высокий КПД (до 0,9).

В заданиях к работе предлагаются только механизмы с ручным приводом, для которых значение КПД не имеет большого значения, поэтому далее рассматриваются только винтовые пары скольжения. Информацию о винтовых парах качения и гидростатических парах можно найти в литературе по деталям машин.

1.1 Достоинства и недостатки винтовых механизмов

Винтовые пары скольжения обладают рядом преимуществ:

1. Простота конструкции и изготовления;

2. Компактность при высокой несущей способности;

3. Высокая надежность;

4. Большой выигрыш в силе;

5. Плавность и бесшумность работы;

6. Возможность медленного и точного перемещения.

Недостаткивинтовых пар скольжения:

1. Повышенный износ из-за трения;

2. Большие потери на трение и низкий КПД;

3. Невозможность применения при больших скоростях.

1.2 Область применения

Основные области применения винтовых механизмов

· Домкраты – грузоподъемные устройства, для подъема груза на небольшую высоту, используемые для выполнения монтажных и ремонтных работ;

· Прессы – нажимные устройства для создания воздействующей силы на обрабатываемое изделие;

· Зажимные устройства – зажимы, прижимы, струбцины, тиски – устройства для фиксации обрабатываемого изделия;

· Натяжные устройства – служат для создания и поддержания постоянным натяжения гибкого тягового органа в машинах непрерывного транспорта, цепных и ременных передачах и т.д.

1.3 Исполнения винтовых механизмов

Исполнениявинтовых механизмов могут быть:

1. С вращающимся винтом и поступательно движущейся гайкой. Такие передачи применяются, например, в винтовых стяжках – талрепах, в станках для подач рабочего инструмента, в нажимных и натяжных устройствах.

2. С вращающимся и поступательно передвигающимся винтом при неподвижной гайке. Домкраты, винтовые прессы, натяжные устройства.

3. С вращающейся гайкой и поступательно перемещающимся винтом, например в механизмах изменения вылета кранов стрелового типа.

4. С поступательно движущимся винтом и вращающейся гайкой. В таких механизмах применяется резьба с большим углом наклона винтовой линии. Такие механизмы используются крайне редко.

1.4 Конструкция винтов и гаек

Основные элементы любой винтовой пары это винт и гайка.

Винты представляют собой стержни с нанесенной на них резьбой. Концевые участки винтов имеют участки, предназначенные для крепления других элементов винтовой пары (например, рукояток, маховиков и т.д.) или для установки винта в опорах. Одной из опор будет являться гайка. Длинные винты могут делаться составными.

Очень длинные винты выполняют с промежуточной опорой, поддерживающей нарезанную часть винта. Промежуточные опоры выполняют переставными вдоль оси, или откидными, или половинными, полуохватывающими винт, чтобы они не мешали перемещению гайки, выполняемую тоже половинной.

Рис. 1.1. Примеры конструкции ходовых винтов: а) винт прижимного устройства; б) винт домкрата; в) винт натяжного устройства

Гайки представляют собой втулки с внутренней резьбой и фланцем для осевого крепления (рис. 1.2а). Иногда гайки выполняют составными (рис. 1.2б) для облегчения сборки, состоящими из двух половин с разъемом в диаметральной плоскости. Применяются также и половинные гайки, при необходимости быстрого сцепления–расцепления.

Рис. 1.2. Гайки винтовых механизмов

Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Наиболее распространена трапецеидальная резьба со средними шагами (рис. 1.3а).

Для высоконагруженных винтов домкратов и других механизмов с односторонним действием нагрузки целесообразно применять упорную резьбу (рис. 1.3б). Потери на трение в упорной резьбе меньше чем в трапецеидальной, но она сложнее в изготовлении.

Прямоугольная резьба обладает еще более низкими потерями на трение, но применяют ее редко. Недостатком прямоугольной резьбы является трудность изготовления, т.е. невозможность окончательной обработки фрезерованием и шлифованием. Поэтому в предложенных для проектирования механизмах применять ее не рекомендуется.

Иногда, в порядке исключения, применяется метрическая резьба для винтовых механизмов с малой нагрузочной способностью (небольшие струбцины) или в измерительных инструментах (микрометры).

а	б
Рис. 1.3. Профили трапецеидальной а) и упорной б) резьб

Размеры резьб, применяемых в винтовых механизмах, приведены в приложении.

Для уменьшения потерь на трение в винтовых парах скольжения применяют смазку, обычно консистентную. Для обеспечения долговечности желательно защищать смазку от загрязнения. Для этого нужно, по возможности, располагать винтовую пару в корпусе, который является защитой от загрязнения или предусматривать козырьки, гофрированные кожухи, телескопические трубы т.д.

1.5 Материалы винтов и гаек

Материалывинтов должны обладать высокой износостойкостью, хорошей обрабатываемостью, высокой прочностью. Таким требованиям лучше всего отвечают стали. Для слабонапряженных и тихоходных винтов применяют стали 45, 50 (ГОСТ 1050-88), для более ответственных механизмов – стали, подвергаемые закалке – 40Х, 40ХГ (ГОСТ 4543-71), 65Г (ГОСТ 1050-88), для ходовых винтов станков – азотируемые стали 40ХФА, 18ХГТ (ГОСТ 4543-71).

Поскольку в ходовых винтах присутствует скольжение, для уменьшения трения гайки делают из антифрикционных материалов – оловянных бронз БрО10Ф1, БрО6Ц6С3 (ГОСТ 613-79), безоловянной бронзы БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79), чугунов СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70). В отдельных случаях возможно изготовление гайки из стали. Следует иметь в виду, что антифрикционные свойства у бронзы улучшаются с увеличением содержанием олова, а у чугуна – с уменьшением прочности. Кроме того, следует учитывать, что самый дешевый материал – чугун, а стоимость бронзы тем выше, чем больше содержание олова.

Источник

1. Общие сведения о винтовых механизмах

Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное (реже наоборот). Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки.

Винтовые пары в механизмах могут быть парами скольжения или качения, кроме того, выполняются винтовые механизмы с гидростатическими винтовыми парами. Они могут быть с ручным или механическим приводом. Наименьшим КПД обладают пары скольжения (примерно 0,3), пары качения и гидростатические пары имеют более высокий КПД (до 0,9).

В заданиях к работе предлагаются только механизмы с ручным приводом, для которых значение КПД не имеет большого значения, поэтому далее рассматриваются только винтовые пары скольжения. Информацию о винтовых парах качения и гидростатических парах можно найти в литературе по деталям машин.

1.1 Достоинства и недостатки винтовых механизмов

Винтовые пары скольжения обладают рядом преимуществ:

Простота конструкции и изготовления;

Компактность при высокой несущей способности;

Большой выигрыш в силе;

Плавность и бесшумность работы;

Возможность медленного и точного перемещения.

Недостатки винтовых пар скольжения:

Повышенный износ из-за трения;

Большие потери на трение и низкий КПД;

Невозможность применения при больших скоростях.

1.2 Область применения

Основные области применения винтовых механизмов

Домкраты – грузоподъемные устройства, для подъема груза на небольшую высоту, используемые для выполнения монтажных и ремонтных работ;

Прессы – нажимные устройства для создания воздействующей силы на обрабатываемое изделие;

Зажимные устройства – зажимы, прижимы, струбцины, тиски – устройства для фиксации обрабатываемого изделия;

Натяжные устройства – служат для создания и поддержания постоянным натяжения гибкого тягового органа в машинах непрерывного транспорта, цепных и ременных передачах и т.д.

1.3 Исполнения винтовых механизмов

Исполнения винтовых механизмов могут быть:

С вращающимся винтом и поступательно движущейся гайкой. Такие передачи применяются, например, в винтовых стяжках – талрепах, в станках для подач рабочего инструмента, в нажимных и натяжных устройствах.

С вращающимся и поступательно передвигающимся винтом при неподвижной гайке. Домкраты, винтовые прессы, натяжные устройства.

С вращающейся гайкой и поступательно перемещающимся винтом, например в механизмах изменения вылета кранов стрелового типа.

С поступательно движущимся винтом и вращающейся гайкой. В таких механизмах применяется резьба с большим углом наклона винтовой линии. Такие механизмы используются крайне редко.

1.4 Конструкция винтов и гаек

Основные элементы любой винтовой пары это винт и гайка.

Винты представляют собой стержни с нанесенной на них резьбой. Концевые участки винтов имеют участки, предназначенные для крепления других элементов винтовой пары (например, рукояток, маховиков и т.д.) или для установки винта в опорах. Одной из опор будет являться гайка. Длинные винты могут делаться составными.

Очень длинные винты выполняют с промежуточной опорой, поддерживающей нарезанную часть винта. Промежуточные опоры выполняют переставными вдоль оси, или откидными, или половинными, полуохватывающими винт, чтобы они не мешали перемещению гайки, выполняемую тоже половинной.

Рис. 1.1. Примеры конструкции ходовых винтов: а) винт прижимного устройства; б) винт домкрата; в) винт натяжного устройства

Гайки представляют собой втулки с внутренней резьбой и фланцем для осевого крепления (рис. 1.2а). Иногда гайки выполняют составными (рис. 1.2б) для облегчения сборки, состоящими из двух половин с разъемом в диаметральной плоскости. Применяются также и половинные гайки, при необходимости быстрого сцепления–расцепления.

Рис. 1.2. Гайки винтовых механизмов

Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Наиболее распространена трапецеидальная резьба со средними шагами (рис. 1.3а).

Для высоконагруженных винтов домкратов и других механизмов с односторонним действием нагрузки целесообразно применять упорнуюрезьбу(рис. 1.3б). Потери на трение в упорной резьбе меньше чем в трапецеидальной, но она сложнее в изготовлении.

Прямоугольная резьба обладает еще более низкими потерями на трение, но применяют ее редко. Недостатком прямоугольной резьбы является трудность изготовления, т.е. невозможность окончательной обработки фрезерованием и шлифованием. Поэтому в предложенных для проектирования механизмах применять ее не рекомендуется.

Иногда, в порядке исключения, применяется метрическая резьба для винтовых механизмов с малой нагрузочной способностью (небольшие струбцины) или в измерительных инструментах (микрометры).

Рис. 1.3. Профили трапецеидальной а) и упорной б) резьб

Размеры резьб, применяемых в винтовых механизмах, приведены в приложении 1.

Для уменьшения потерь на трение в винтовых парах скольжения применяют смазку, обычно консистентную. Для обеспечения долговечности желательно защищать смазку от загрязнения. Для этого нужно, по возможности, располагать винтовую пару в корпусе, который является защитой от загрязнения или предусматривать козырьки, гофрированные кожухи, телескопические трубы т.д.

1.5 Материалы винтов и гаек

Материалы винтов должны обладать высокой износостойкостью, хорошей обрабатываемостью, высокой прочностью. Таким требованиям лучше всего отвечают стали. Для слабонапряженных и тихоходных винтов применяют стали 45, 50 (ГОСТ 1050-88), для более ответственных механизмов – стали, подвергаемые закалке – 40Х, 40ХГ (ГОСТ 4543-71), 65Г (ГОСТ 1050-88), для ходовых винтов станков – азотируемые стали 40ХФА, 18ХГТ (ГОСТ 4543-71).

Поскольку в ходовых винтах присутствует скольжение, для уменьшения трения гайки делают из антифрикционных материалов – оловянных бронз БрО10Ф1, БрО6Ц6С3 (ГОСТ 613-79), безоловянной бронзы БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79), чугунов СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70). В отдельных случаях возможно изготовление гайки из стали. Следует иметь в виду, что антифрикционные свойства у бронзы улучшаются с увеличением содержания олова, а у чугуна – с уменьшением прочности. Кроме того, следует учитывать, что самый дешевый материал – чугун, а стоимость бронзы тем выше, чем больше содержание олова.

Источник

Общие сведения о винтовых механизмах

Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное (реже наоборот). Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки.

Винтовые пары в механизмах могут быть парами скольжения или качения, кроме того, выполняются винтовые механизмы с гидростатическимивинтовыми парами. Они могут быть с ручным или механическим приводом. Наименьшим КПД обладают пары скольжения (примерно 0,15 – 0,35), пары качения и гидростатические пары имеют более высокий КПД (до 0,9).

В заданиях к работе предлагаются только механизмы с ручным приводом, для которых значение КПД не имеет большого значения, поэтому далее рассматриваются только винтовые пары скольжения. Информацию о винтовых парах качения и гидростатических парах можно найти в литературе по деталям машин.

1.1 Достоинства и недостатки винтовых механизмов

Винтовые пары скольжения обладают рядом преимуществ:

1. Простота конструкции и изготовления;

2. Компактность при высокой несущей способности;

3. Высокая надежность;

4. Большой выигрыш в силе;

5. Плавность и бесшумность работы;

6. Возможность медленного и точного перемещения.

Недостаткивинтовых пар скольжения:

1. Повышенный износ из-за трения;

2. Большие потери на трение и низкий КПД;

3. Невозможность применения при больших скоростях.

1.2 Область применения

Основные области применения винтовых механизмов

· Домкраты – грузоподъемные устройства, для подъема груза на небольшую высоту, используемые для выполнения монтажных и ремонтных работ;

· Прессы – нажимные устройства для создания воздействующей силы на обрабатываемое изделие;

· Зажимные устройства – зажимы, прижимы, струбцины, тиски – устройства для фиксации обрабатываемого изделия;

· Натяжные устройства – служат для создания и поддержания постоянным натяжения гибкого тягового органа в машинах непрерывного транспорта, цепных и ременных передачах и т.д.

1.3 Исполнения винтовых механизмов

Исполнениявинтовых механизмов могут быть:

1. С вращающимся винтом и поступательно движущейся гайкой. Такие передачи применяются, например, в винтовых стяжках – талрепах, в станках для подач рабочего инструмента, в нажимных и натяжных устройствах.

2. С вращающимся и поступательно передвигающимся винтом при неподвижной гайке. Домкраты, винтовые прессы, натяжные устройства.

3. С вращающейся гайкой и поступательно перемещающимся винтом, например в механизмах изменения вылета кранов стрелового типа.

4. С поступательно движущимся винтом и вращающейся гайкой. В таких механизмах применяется резьба с большим углом наклона винтовой линии. Такие механизмы используются крайне редко.

1.4 Резьбы, применяемые в винтовых механизмах

Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Наиболее распространена трапецеидальная резьба со средними шагами (рис. 1.3а).

Для высоконагруженных винтов домкратов и других механизмов с односторонним действием нагрузки целесообразно применять упорную резьбу (рис. 1.3б). Потери на трение в упорной резьбе меньше чем в трапецеидальной, но она сложнее в изготовлении.

Прямоугольная резьба обладает еще более низкими потерями на трение, но применяют ее редко. Недостатком прямоугольной резьбы является трудность изготовления, т.е. невозможность окончательной обработки фрезерованием и шлифованием. Поэтому в предложенных для проектирования механизмах применять ее не рекомендуется.

Иногда, в порядке исключения, применяется метрическая резьба для винтовых механизмов с малой нагрузочной способностью (небольшие струбцины) или в измерительных инструментах (микрометры).

а	б
Рис. 1.3. Профили трапецеидальной а) и упорной б) резьб

Размеры резьб, применяемых в винтовых механизмах, приведены в приложении 1.

Для уменьшения потерь на трение в винтовых парах скольжения применяют смазку, обычно консистентную. Для обеспечения долговечности желательно защищать смазку от загрязнения. Для этого нужно, по возможности, располагать винтовую пару в корпусе, который является защитой от загрязнения или предусматривать козырьки, гофрированные кожухи, телескопические трубы т.д.

1.5 Материалы винтов и гаек

Материалывинтов должны обладать высокой износостойкостью, хорошей обрабатываемостью, высокой прочностью. Таким требованиям лучше всего отвечают стали. Для слабонапряженных и тихоходных винтов применяют стали 45, 50 (ГОСТ 1050-88), для более ответственных механизмов – стали, подвергаемые закалке – 40Х, 40ХГ (ГОСТ 4543-71), 65Г (ГОСТ 1050-88), для ходовых винтов станков – азотируемые стали 40ХФА, 18ХГТ (ГОСТ 4543-71).

Поскольку в ходовых винтах присутствует скольжение, для уменьшения трения гайки делают из антифрикционных материалов – оловянных бронз БрО10Ф1, БрО6Ц6С3 (ГОСТ 613-79), безоловянной бронзы БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79), чугунов СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70). В отдельных случаях возможно изготовление гайки из низкоуглеродистой стали. Следует иметь в виду, что антифрикционные свойства у бронзы улучшаются с увеличением содержания олова, а у чугуна – с уменьшением прочности. Кроме того, следует учитывать, что самый дешевый материал – чугун, а стоимость бронзы тем выше, чем больше содержание олова.

1.6 Конструкция винтов

Винты представляют собой стержни с выполненной на них резьбой. Конструктивно можно выделить три основных элемента винта: резьбовая часть (непосредственно резьба), пята, место крепления рукоятки (привода).

Длина резьбовой части определяется высотой гайки и необходимым ходом винта.

Конец резьбы должен заканчиваться фаской со стороны заведения гайки при сборке. Если после резьбовой части, стержень винта имеет продолжение, должен быть обеспечен свободный выход резьбонарезного инструмента. Для этого диаметр шейки должен быть меньше внутреннего диаметра резьбы.

Основные элементы любой винтовой пары это винт и гайка.

Винты представляют собой стержни с нанесенной на них резьбой. Концевые участки винтов имеют участки, предназначенные для крепления других элементов винтовой пары (например, рукояток, маховиков и т.д.) или для установки винта в опорах. Одной из опор будет являться гайка.

Длинные винты могут делаться составными.

Очень длинные винты выполняют с промежуточной опорой, поддерживающей нарезанную часть винта. Промежуточные опоры выполняют переставными вдоль оси, или откидными, или половинными, полуохватывающими винт, чтобы они не мешали перемещению гайки, выполняемую тоже половинной.

Рис. 1.1. Примеры конструкции ходовых винтов: а) винт прижимного устройства; б) винт домкрата; в) винт натяжного устройства

Гайки представляют собой втулки с внутренней резьбой и фланцем для осевого крепления (рис. 1.2а). Иногда гайки выполняют составными (рис. 1.2б) для облегчения сборки, состоящими из двух половин с разъемом в диаметральной плоскости. Применяются также и половинные гайки, при необходимости быстрого сцепления–расцепления.

Источник

Винтовые механизмы и резьбы

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.

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:

– угол и высоту профиля;

– 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.

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

– большое передаточное отношение в одной паре;

– повышенная кинематическая точность.

– 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.

Червяки различают по следующим признакам:

1. По форме поверхности, на которой образуется резьба:

2. По напралению линии витка:

3. По числу заходов резьбы:

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.

Источник