Окружная сила на маховике (см. рис. 7.1)
где Fa — осевая сила на гайке (винте); i — передаточное отношение передачи; η — КПД передачи:
где ψ — угол подъема винтовой линии (рис. 7.3); f = tg ψ ' — коэффициент трения; ψ ' = arctg f — приведенный угол трения.
Критерии работоспособности и расчет передачи винт — гайка
Основным критерием работоспособности является износостойкость резьбы. Для уменьшения износа применяют антифрикционные пары материалов (сталь — бронза, сталь — чугун), смазку поверхностей, малые допускаемые напряжения смятия.
Резьбу проверяют на смятие. Рассчитывают среднее давление на поверхности витков из условия невыдавливания смазочного материала. Прочность тела гайки рассчитывают из условия прочности на растяжение. Винты проверяют на сжатие и устойчивость.
Расчет на износостойкость резьбы проводят по допускаемому давлению [ р ]изн с последующей проверкой болта на прочность
где d2 — средний диаметр резьбы; Н1 — рабочая высота профиля резьбы; ZB — число витков гайки.
Для проектировочного расчета передачи
где
— коэффициент высоты гайки; ψh — коэффициент рабочей высоты профиля резьбы; ψН = 0,5 (трапецеидальная резьба); ψн = 0,75 (упорная резьба). Наружный диаметр гайки
где d — наружный диаметр резьбы.
Червячная передача
Знать принцип работы, особенности рабочего процесса; причины выхода из строя и критерии работоспособности червячных передач; геометрические и силовые соотношения в червячных передачах; формулы для расчета на прочность.
Червячная передача — передача зацеплением со скрещивающимися осями валов. Передача движения происходит от червяка (однозаходного или многозаходного винта) к зубчатому колесу специальной формы и осуществляется по принципу винтовой пары (рис. 8.1).
В передаче возникает значительное взаимное скольжение витков червяка по зубьям колеса, что вызывает повышенный износ и значительное выделение теплоты. Для уменьшения трения венцы червячных колес изготовляют из антифрикционных материалов (бронзы, реже чугуна).
Проводится тепловой расчет и определяются способы охлаждения. Зацепление требует периодических регулировок.