Реферат на тему винтовые механизмы
Обновлено: 04.07.2024
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
двухстоечный винтовой пресс
Назначение проектируемого механизма и область его применения
Пресс предназначен для создания силы, воздействующей на обрабатываемый объект: спрессовываемое вещество, запрессовываемые части, деформируемый материал и т.д. Подобные устройства служат для прижатия деталей при склейке. Винт в этих устройствах снабжен нажимной деталью, через которую при ввинчивании в гайку он передает нагрузку на обрабатываемый объект. Составные части механизма и принципы его работы
Рис.1 Пресс винтовой двухстоечный Двухстоечный винтовой пресс представлен на рис. 1, его основные элементы: станина 1, поперечина 2, связанная со станиной стойками 3, гайка 4, установленая с натягом в поперечину 2, винт 5 ввернутый в гайку, рукоятка 6, нажимная плита 7 соединенная с винтом.
Винт приводится в движение рукояткой, вращаясь в неподвижной гайке, он перемещается поступательно, нажимная плита опускается и оказывает давление на материал или детали. Для обеспечения подъема плиты она соединена с винтом при помощи двух полуколец 8, входящих в кольцевую проточку на винте и прикрепленных к плите винтами. 2. Расчет резьбы .1 Выбор материалов винтовой пары Материалы винтов должны обладать высокой износостойкостью, хорошей обрабатываемостью, высокой прочностью. Таким требованиям лучше всего отвечают стали. Для слабо напряженных 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).
Окончательно выбираем материал винта закаливаемую сталь 40ХГ (ГОСТ 4543-71); материал гайки безоловянную бронзу БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79). 2.2 Выбор типа резьбы Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Наиболее распространена трапецеидальная резьба со средними шагами. Для высоконагруженных винтов домкратов и других механизмов с односторонним действием нагрузки целесообразно применять упорную резьбу . Потери на трение в упорной резьбе меньше чем в трапецеидальной, но она сложнее в изготовлении.
Эти резьбы должны обеспечивать минимальный момент трения в резьбе. Это обеспечивается оптимальным углом профиля α, который для ходовой резьбы от 0˚ до 15˚.
Выбираем упорную резьбу 2.3 Определение среднего диаметра резьбы Расчет диаметра винта и выбор резьбы осуществляется из условия износостойкости, т.к. в винтовых механизмах основной причиной выхода их из строя является износ резьбы гайки. Чтобы ограничить износ, контактное напряжение в витках резьбы q не должно превышать предельно допустимого давления [q]. Иногда это условие
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).
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.
Проектирование зажимного устройства для отрезки заготовок. Выбор материала для винтовой пары и типа резьбы, их проектный расчет из условия износостойкости с проверкой на самоторможение. Расчет параметров пяты, гайки, винта, рукоятки и параметров передач.
Тема: Проектирование винтового механизма
Оглавление
1. Выбор материала винтовой пары и типа резьбы
2. Проектный расчет винтовой пары
5. Проверочный расчет винта
6. Расчет рукоятки (маховичка)
7. Расчет параметров передач
Цель работы спроектировать зажимное устройство для отрезки заготовок.
Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное (реже наоборот). Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки.
Рассмотрим зажимное устройство для отрезки заготовок (рис. 1). Оно предназначено для фиксации заготовок круглого сечения при механической обработке.
Рис.1. Зажимное устройство для отрезки заготовок
1. Выбор материала винтовой пары и типа резьбы
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).
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.
Основные элементы любой винтовой пары это винт и гайка.
Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Наиболее распространена трапецеидальная резьба со средними шагами (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Профиль трапецеидальной резьбы
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).
Таким образом, в зажимном устройстве для отрезки заготовок применяем винт из стали 45 (ГОСТ 1050-88), а гайку - БрО10Ф1 (ГОСТ 613-79).
2. Проектный расчёт винтовой пары
Расчет диаметра винта и выбор резьбы осуществляется из условия износостойкости, т.к. в винтовых механизмах основной причиной выхода их из строя является износ резьбы гайки. Чтобы ограничить износ, контактное напряжение в витках резьбы не должно превышать предельно допустимого давления . Иногда это условие износостойкости называют условием невыдавливания смазки.
Экспериментальным путем установлено, что для сочетания материалов закаленная сталь - бронза = 10…15 МПа, для пары незакаленная сталь - бронза = 8…10 МПа, для пары незакаленная сталь - чугун = 4…6 МПа, для пары сталь - сталь = 6 МПа. Чем выше антифрикционные свойства материала гайки, тем выше значение должно приниматься. Для механизмов точных перемещений значения принимают в 2-3 раза меньше, чем для механизмов общего назначения. При редкой работе винтового механизма может быть повышено на 20%.
где - осевое усилие, действующее на винт;
- коэффициент рабочей высоты профиля резьбы: = 0,5 - для трапецеидальной резьбы, = 0,75 - для упорной резьбы, = 0,54 - для метрической резьбы;
d2 - средний диаметр резьбы;
- коэффициент высоты гайки (, где Н - высота гайки), =1,2…2,5.
При выборе коэффициента высоты гайки следует помнить: в некоторых механизмах по условиям работы необходимо обеспечить жесткую фиксацию винта в гайке, чтобы считать заделку винта жесткой заделкой (см. расчет на устойчивость). Для этого коэффициент высоты гайки должен быть . В остальных случаях нужно брать меньшие значения коэффициента для более крупных диаметров резьбы.
Таким образом, для подбора резьбы определяется средний диаметр d2:
По формуле (2) находим:
По рассчитанному среднему диаметру, по таблицам приложения подбирают стандартные резьбы. Обычно можно подобрать несколько типоразмеров резьбы с разными шагами. Следует отдавать предпочтение средним значениям шагов.
Цель работы спроектировать зажимное устройство для отрезки заготовок.
Винтовые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное (реже наоборот). Основным элементом любого винтового механизма является винтовая пара, состоящая из винта и гайки.
Рассмотрим зажимное устройство для отрезки заготовок (рис. 1). Оно предназначено для фиксации заготовок круглого сечения при механической обработке.
Рис.1. Зажимное устройство для отрезки заготовок
1. Выбор материала винтовой пары и типа резьбы
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).
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.
Основные элементы любой винтовой пары это винт и гайка.
Для винтовых механизмов применяют резьбы с малыми углами профиля для уменьшения потерь на трение. Наиболее распространена трапецеидальная резьба со средними шагами (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Профиль трапецеидальной резьбы
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).
Таким образом, в зажимном устройстве для отрезки заготовок применяем винт из стали 45 (ГОСТ 1050-88), а гайку – БрО10Ф1 (ГОСТ 613-79).
2. Проектный расчёт винтовой пары
Расчет диаметра винта и выбор резьбы осуществляется из условия износостойкости, т.к. в винтовых механизмах основной причиной выхода их из строя является износ резьбы гайки. Чтобы ограничить износ, контактное напряжение в витках резьбы не должно превышать предельно допустимого давления . Иногда это условие износостойкости называют условием невыдавливания смазки.
Экспериментальным путем установлено, что для сочетания материалов закаленная сталь – бронза = 10…15 МПа, для пары незакаленная сталь – бронза = 8…10 МПа, для пары незакаленная сталь – чугун = 4…6 МПа, для пары сталь – сталь = 6 МПа. Чем выше антифрикционные свойства материала гайки, тем выше значение должно приниматься. Для механизмов точных перемещений значения принимают в 2-3 раза меньше, чем для механизмов общего назначения. При редкой работе винтового механизма может быть повышено на 20%.
где – осевое усилие, действующее на винт;
– коэффициент рабочей высоты профиля резьбы: = 0,5 – для трапецеидальной резьбы, = 0,75 – для упорной резьбы, = 0,54 – для метрической резьбы;
d2 – средний диаметр резьбы;
– коэффициент высоты гайки (, где Н – высота гайки), =1,2…2,5.
При выборе коэффициента высоты гайки следует помнить: в некоторых механизмах по условиям работы необходимо обеспечить жесткую фиксацию винта в гайке, чтобы считать заделку винта жесткой заделкой (см. расчет на устойчивость). Для этого коэффициент высоты гайки должен быть . В остальных случаях нужно брать меньшие значения коэффициента для более крупных диаметров резьбы.
Таким образом, для подбора резьбы определяется средний диаметр d2:
По формуле (2) находим:
По рассчитанному среднему диаметру, по таблицам приложения подбирают стандартные резьбы. Обычно можно подобрать несколько типоразмеров резьбы с разными шагами. Следует отдавать предпочтение средним значениям шагов.
Читайте также: