Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Большие значения — при благоприятной циркуляции воздуха. При обдувке вентилятором К,=18...2 г= ". 4 Вентилятор располагают на быстроходном валу редуктора; А=(8...10)д,' — повеРхность охлаждениЯ РедУктоРа, мт; гв — температура окружающего воздуха, С. Обычно принимают гв =20 'С; — допускаемая температура масла, С. Для обычных масел (г] =б0...70 С; максимально допускаемая температура масла ~г)„=85...90 'С; для авиационных масел (г1 =100...120 'С. 4.4. Передача винт-гайка качения Передача винт-гайка качения (шарико-винтовая передача ШВП) предназначена для преобразования вращательною движения в поступательное, и наоборот, поступательного движения во вращательное.
Она характеризуется высоким КПД (0,9...0„95), небольшим износом, высокой точностью хода, долговечностью, возможностью полного устранения зазоров, высокой чувствительностью к микро- перемещениям, возможностью работы без смазки. К недостаткам передачи следует отнести: отсутствие самоторможения, сложную технологию изготовления, высокую стоимость, пониженное демпфирование и необходимость защиты от пыли. В винтовых шариковых парах (рис. 4.22) между рабочими винтовыми поверхностями винта 1 и гайки 2 (иногда вкладыша) помещены стальные шарики 3.
Скорость перемещения шариков отличается от 8 2 скорости ведущего и ведомого звеньев. Поэтому для обеспечения непрерывной циркуляции шариков концы рабочей части резьбы соединены возвратным каналом 4. Замкнутую цепь шариков условно делят на ак- Рас. 4,28 тивную часть (рабочую часть нарезки) и пассивную часть (возвратный канал).
Активная часть шариковой винтовой пары обычно составляет Кв=!,5; 2,5; 3,5; 4 рабочих витков. При большем числе рабочих витков КПД шариковой пары снижается из-за увеличения трения 167 шариков друг о друга. Общее число витков в ШВП с выборкой мертвого хола (рис.
4.30) равно: Ко=3; 4,5; 5,5; 6 119). Возвратный канал может представлять собой отверстие 4, просверленное в теле гайки 2 и соединяющее начало первого витка с концом последнего витка резьбы (рис. 4.22), изогнутую трубку 4, концы которой вставлены в отверстия гайки 2, просверленные по касательной к поверхности резьбы (рис.
4.23), специальный вкладыш 1, который направляет шарики из впадин одного витка через выступ резьбы винта во впадину соседнего витка (рис. 4.24). Вкладыш вставляют в окно гайки. В большинстве случаев в гайке применяют 3, 4 или 6 окон, расположенных соответственно под углом 120 90 и и 60 а в. Рис. 4.23 Рис. 4.24 Резьба в ШВП может иметь различные профили.
Наибольшее распространение получили круглые (рис. 4.25, а), круглые с канавкой (рис. 4.25, б) профили резьбы. Они обеспечивают наименьшие контактные напряжения. Нарезание и шлифование таких канавок не представляет технологических трудностей. Треугольный профиль (рис. 4.26) резьбы наиболее технологичен, обеспечивает постоянное значение угла передачи, обладает наименьшим трением, не уступает по нагрузочной способности круглому профилю.
Прямоугольный профиль всегда обеспечивает угол 11 контакта шариков с винтом и гайкой равный нулю и имеет самый высокий КПД. В настоящее время начинают применять арочный профиль резьбы (рис. 4.27). а) б) Рис. 4. 25 Рис. 4.2б Рис, 4,27 1вв Таблица 4.20 Материалм шарико-виатовых передач Способ упрочнения Твердость ННС Наименование элемента передачи Марка стали Объемная закалка. Закалка при индукционном нагреве токами звуковых частот.
Закалка при индукционном нагреве токами радиочастот. Азотирование. 58...60 58...60 58...62 58...60 ХВГ ТХГ2ВМ 8ХФ 50ХФА Винт 58...62 8ХФ более 60 20ХЗМВФ Объемная закалка 58...60 9ХС, ХВГ ШХ16 18ХГТ 12ХНЗА Гайка и вкладыш 58...60 ментация Не п нягот Ко ГОСТ 3722.81 Степень точности 1 а63 Шарик При вращении винта (гайки) шарики, благодаря трению, перекатываются по винтовым поверхностям винта и гайки и передают вращение от винта (гайки) к гайке (винту), перемещающейся поступательно. От проворачивания относительно своей продольной оси гайка (винт) удерживается направляющими илн шпонкой, зафиксированной в корпусе.
Угол поворота винта (гайки), рад: 2я о' Ф" Рй. " 169 У винта с треугольным и круглым с канавкой профилем резьбы пространство под шариком служит резервуаром для смазочного материала и продуктов износа. Материалы винтовых передач. Для обеспечения требуемой работоспособности и точности передачи материалы винта, гайки, вкладышей и шариков должны обладать твердостью рабочих поверхностей не менее 58...60 Нл.С.
В табл. 4.20 представлены наиболее распространенные марки сталей и способы их упрочнення. Кнггематнческий расчет передачи. Рассмотрим (рис. 4.22) преобразование вращательного движения винта (гайки) в поступательное перемещение гайки (винта), где Ю вЂ” перемещение гайки (винта), мм; Р— шаг резьбы, мм; К— число заходов резьбы. Обычно шариковые винтовые передачи выполняют однозаходными: К=1.
Угловая скорость винта (гайки), с-'. 2 103. но†РК где т — линейная скорость винта (гайки), м/с. Передаточное отношение, м' [! 8): р 2а 10з т 2х 10з (4.62) РКу Р)1' Рекомендуют принимать ивп =300...2000 м-'. Коэффициент полезного действия винтовой пары: 18'т' "'" = г8(~+ Рк)' где Р— угол подъема винтовой линии, град: РК Ч = агсг8 —, ла Н, — диаметр окружности, на которой располагаются центры шари- ков, мм, (рис. 4.28); рх- приведенный угол трения качения, грал р, = агсг8 2ук а~ а(п 13 а' — диаметр шариков, мм;Гх — приведенный коэффициент трения качения. При закаленных винтовых поверхностях твердостью НКСа58 и стальных шариков твердостью НКСэбЗ принимают ./„'=0,007...0,01 мм; 13 — угол контакта шариков с винтом и гайкой, Град. В большинстве случаев углом 13 задаются.
Рекомендуют его принимать близким к 45'. В шариковых винтовых передачах р„«у, поэтому КПД даже при малых углах подъема винтовой линии достигает 80...90%. При ч»2' КПД увеличивается мало, поэтому выгодно выбирать угол у небольшим, так как при этом снижается необходимый вра- щающий момент. Преобразование поступательного движения гайки (винта) во вращательное движение винта (гайки) в шариковой винтовой пере- даче практически возможно всегда, так как у»2р„. ттв (4.64) В этом случае перемещение гайки (винта), мм: Г=~ 2я Линейная скорость гайки (винта), м/с: еРК 2л 10 Передаточное отношение, м [18): мРК РК (4. 63) ю 2я ° 10 ° и 2я ° 10' Рекомендуют принимать ипв=0,0005...0,0033 м.
Коэффициент полезного действия винтовой пары: гК(Ч вЂ” Рк) Чпа -" Геометрический расчет передачи. Расчет геометрических параметров ШВП при заданном ее передаточном отношении (в большинстве случаев передаточное отношение является известным) начинают с определения шага резьбы передачи. При преобразовании вращательного движения в поступательное на основании зависимости (4.62) шаг резьбы равен, мм: 2 ° 1ОЗ л Р=— лап 'К при преобразовании поступательного движения во вращательное на основании формулы (4.63): 2 10зя ' "па К , (4.65) (4.67) К я~Р~ где ~Р,~ — допускаемая осевая сила, Н; [Я- — "', ~п~„ ' (4.70) Р„р — критическая осевая сила, Н, определяемая в зависимости от гибкости Х винта: (4.69) т — максимальная длина участка винта между серединами опор винта и гайки, мм; в — коэффициент приведения длины.
Зависит от способов закрепления концов винта: 172 Результат округляют до ближайшего стандартного числа из ря- да: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; !6; 20; 24, Диаметр шариков равен, мм: л =К,.Р, (4.66) где ʄ— коэффициент шага резьбы, равный 0,6. Результат с/,„округляют до ближайшего большего стандартного значения: 0,25; 0,30; 0,36; 0,635! 0,68; 0,7; 0,8; 0,84; 0,85; 1,0; 1,2; 1,3; 1,5; 1,588; 1,984; 2,0; 2,381; 2,5; 2,778; 3,0; 3,175; 3,5; 3,572; 4,0; 4,366; 4,5; 4,763; 5,0; 5,159; 5,5; 5,556; 5,8; 6,0; 6,35; 6,5; 6,747; 7,0, 7,144; 7,5; 7,938; 8,0; 8,334 8,5; 8,731; 9,0; 9,575; 9,922; 10,0; 10,319; 10,716; 11,0; 11,112; 11,5; 11,509; 11,906; !2,0.
Вычисляем внутренний диаметр винта, мм: еа ~ — и-, з К,„' где К,„— коэффициент диаметра шариков равный 0,10...0,35. Из условия прочности при растяжении (сжатии) находят пре- дел текучести материала винта: ат = !а) !л)т а — '!л)т, 4Р, (4.68) где Рэ — осевая сила, Н; (л~ — допускаемый (требуемый) коэффициент запаса по текучести, равный 1,5...2,5. Выбирают материал винта, предел текучести которого больше расчетного. Длинные винты, работающие на сжатие, проверяют на устой- чивость по условию: 1 Р= Лг а — число полуволн изгиба винта.
Значения коэффициента с приведены в табл. 4.21; 1„„„- минимальный радиус инерции поперечного сечения винта, мм: У„м — минимальный осевой момент инерции поперечного сечения винта, мм4. б4 ' Ае;„— минимальная плошадь поперечного сечения винта, ммт: зи1йт ам Если гибкость винта больше предельной гибкости Х ~ Е Х>Х прел пв то критическую силу определяют по формуле Л. Эйлера: г лЖ (.4)з где — предел пропорциональности материала винта, МПа; Е=(2...2,2).10з МПа — модуль упругости первого рода материала винти, МПа. Если гибкость винта Х больше начальной гибкости Х „но меньше предельной гибкости Х„ Х ~ — <ХсХ Ф-от О лдФа э то критическую силу определяют по формуле Ф.А. Ясинского: Р; (а - ЬХ).
4„ , где а и Ь вЂ” эмпирические коэффициенты. Для сталей Ст.3, Ст.4, Сталь 25, Сталь 30, Сталь 40 и=321, Ь=1,16; для сталей Ст.5, Ст.б, Сталь 45, Сталь 50 а=4б4, Ь=З,б2. Если ХсХ„ то винты устойчивости не теряют и расчет на ус- тойчивость не проводят. В этом случае проводят расчет на сжатие. Расчет винтов на устойчивость с помощью коэффициента у;-:;. понижения допускаемого напряжения приведен в разделе 4.1. Таблица 421 Значения коэффициентов и и к Если условие устойчивости не выполняется, внутренний диаметр Ы, винта необходимо увеличить. Кроме того, длинные винты проверяют по критической частоте вращения (3]: игл„„ (4.71) где л„р — критическая частота вращения винта, об/мин: л„. =5 10 — я lс, л„ 7 '~В (4.72) я — коэффициент запаса, равный 0,5...0,8; я — коэффициент, зависящий от способов закрепления винта.
Его значения приведены в табл. 4.21. Критическую частоту вращения выбирают меньшей из двух полученных значений, Диаметр окружности, на которой расположены центры шариков, мм, (рис. 4.28): ~~о ~~В + 2(~м ~~ ) (4.73) где В ' — смещение профиля резьбы в радиальном направлении, мм, (рис. 4.28): Ю' ( г;, — — ж) сов б, (4.74) г,„— радиус профиля резьбы винта и гайки, мм, (рис. 4.25). Для уменьшения трения радиусы г винта и гайки должны быть больше радиуса 'шариков. При Йяй мм радиус профиля г =0,5И,„; при Иц,>8 мм радиус профиля г„;-0,53г7 . 174 По ченный результат 4, округляют до ближайшего большего 50' 63' 80' 100.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
