Свойства передачи. Для передачи винт-гайка скольжения характерны:
1) возможность использования малого шага и соответственно малое передаточное отношение при однозаходней резьбе и небольшой скорости подачи;
2) самоторможение при использовании одно- и двухзаходных винтов и соответственно возможность применения передачи для вертикальных движений и узлов, совершающих установочные перемещения под нагрузкой;
3) относительно низкая износостойкость;
4) низкий КПД, определяемый по зависимости
где угол подъема винтовой линии резьбы, лежащей на среднем цилиндре;
угол трения в резьбе: (М — коэффициент трения в резьбе, зависящий от скорости скольжения:
Материалы для деталей передачи. Винты передач скольжения изготовляют упрочняемыми и неупрочняемыми. Упрочняемые винты применяют в том случае, когда их долговечность должна быть не ниже межремонтного цикла станка. Упрочнением до твердости не менее 54 HRC3 достигают повышенной износостойкости винта, но при этом необходимо обеспечить его минимальную деформацию в результате упрочнения и последующей механической обработки, стабильность формы при длительной эксплуатации. Винты классов точности 0,1 и 2 наружного диаметра до 60 мм, имеющие среднюю или высокую жесткость, рекомендуется изготовлять из стали ХВГ и подвергать объемной закалке. Для винтов диаметром до 120 мм пригодна также сталь 7ХГ2ВМ, имеющая незначительную термическую деформацию, вследствие чего упрочнение винтов может производиться после нарезания резьбы. Винты классов 1, 2 и 3 любого диаметра целесообразно изготовлять из азотируемых сталей ЗОХЗМФ, 18ХГТ, 40ХФА, 38Х2МЮА. Толщина азотированного слоя должна быть не менее 0,3 мм. Такие винты отличаются высокой износостойкостью и стабильностью формы в процессе эксплуатации. Неупрочняемые винты изготовляют из сталей 35 и 45 в нормализованном состоянии и стали У10А в отожженном состоянии, имеющей структуру зернистого перлита. Для этих сталей характерны хорошая обрабатываемость резанием и минимальные деформации в процессе изготовления винта.
Для изготовления гаек применяют оловянистые бронзы Бр 010Ф0,5, Бр 06Ц6СЗ (для прецизионных передач), антифрикционный чугун (для неответственных гаек).
Конструкция передачи. На гайке и винте нарезают трапецеидальную резьбу обычно стандартного профиля с углом 30°. Винты с такой резьбой технологичны, но радиальное биение их создает погрешности шага. Поэтому прецизионные передачи делают с резьбой, имеющей угол профиля 1O...2O0.
Зазор в резьбе регулируют и устраняют двумя способами. Первый состоит в том, что гайку изготавливают из двух полугаек, одну из них прикрепляют к столу или суппорту, другую с помощью клина, прокладок или резьбового соединения перемещают в осевом направлении. Регулирование по второму способу достигают в результате поворота одной полугайки относительно другой при неизменном осевом расположении.
Размеры гайки и ходового винта определяют в результате расчета передачи на износостойкость, а также расчета ходового винта на прочность, жесткость и устойчивость.
Расчет передачи на износостойкость. Износостойкость передачи зависит от давления в контакте между гайкой и винтом. Определяют среднее давление (Па):
где Q — наибольшая тяговая сила, Н; р — шаг винта, м; d — средний диаметр резьбы, м; h —рабочая высота профиля резьбы, м; / — длина гайки, м.
С учетом соотношений между параметрами гайки получают
где допускаемое давление в контакте: для точных передач с бронзовой гайкой в токарно-винторезных и резьбонарезных станках Па, для других передач с такой же гайкой Па, для передач с чугунной гайкой
Расчет винта на жесткость. Под действием тяговой сипы шаг передачи изменяется на
(8. 10)
где Е - модуль упругости материала винта; F — площадь поперечного сечения стержня винта.
С учетом допуска на шаг резьбы ограничивают и по зависимости (8.10) определяют требуемый диаметр винта. Осевую жесткость привода подачи находят по зависимостям, применяемым для приводов с передачей винт—гайка качения.
Расчет винта на прочность. Винт работает на растяжение (сжатие) и кручение. Приведенное напряжение
(8.11)
где нормальное напряжение; касательное напряжение; W— момент сопротивления сечения стержня винта при кручении.
Допускаемое приведенное напряжение назначают, исходя из предела текучести материала винта: и по зависимости (8.11) находят его требуемый диаметр
Расчет винта на устойчивость. Этот расчет выполняется для длинных винтов, работающих на сжатие. Критически тяговая сила
(8.12)
где / — момент инерции поперечного сечения стержня винта; v — коэффициент длины (когда оба конца винта заделаны, v = 0,5, при одном заделанном и другом шарнирном v = 0,7, при обоих шарнирных v = 1).
Требуемый диаметр находят по зависимости (8.12) с учетом необходимого запаса устойчивости я п = 2,5...4 ( Большие значения запаса устойчивости берут при действии на винт поперечных сил.