Проверка на самоторможение

Под самоторможением понимается обеспечение невозможности самопроизвольного движения винта под действием рабочей нагрузки (самопроизвольное раскручивание).

Для обеспечения самоторможения механизма должно выполняться условие:

,

где – приведенный угол трения;

– угол подъема винтовой линии;

– коэффициент запаса самоторможения: для самотормозящихся механизмов ³ 1,3; для механизмов, к которым не предъявляются жесткие требования в отношении самоторможения = 1…1,3.

Угол подъема винтовой линии :

,

где – шаг резьбы;

– число заходов резьбы;

– средний диаметр резьбы.

Приведенный угол трения :

,

где – коэффициент трения, зависящий от шероховатостей рабочих поверхностей витков и материала гайки, выбирается по таблице 3.1.

Таблица 3.1

Класс точности	Параметры шероховатости, мкм	Коэффициент трения при материале гайки
винта	гайки	Бронза оловянная	Бронза безоловянная	Чугун	Сталь
	Ra = 1,25	Ra = 1,25	0,07	0,08	0,09	0,10
	Ra = 2,5	Ra = 2,5	0,08	0,09	0,10	0,12
	Ra = 2,5	Rz = 20	0,09	0,10	0,12	0,15

– угол наклона рабочей грани витка к торцевой плоскости винта: для упорной резьбы – =3°, для трапецеидальной резьбы – =15°, для метрической резьбы – =30°;

3.4.3 Выбор конструкции пяты

В качестве примера рассмотрим конструкцию пяты винтового домкрата. Под пятой подразумеваем опорную поверхность, к которой прикладывается осевое усилие Q со стороны чашки домкрата (для других конструкций – со стороны других деталей). При вращении винта чашка домкрата остается неподвижной, поэтому на опорной поверхности пяты возникает трение, для уменьшения которого применяют смазку. Наиболее простой по конструкции и по способу установки будет кольцевая пята (рис. 3.4 а), но из-за относительно большой величины момента трения ее можно рекомендовать только для домкратов небольшой грузоподъемности (до 2 тонн). Кроме того, в некоторых механизмах, где по конструкции требуется хвостовик винта для крепления маховичка, кольцевая пята будет единственно возможным вариантом.

Момент трения на кольцевой пяте будет равен:

,

где = 0,08…0,12 – коэффициент трения стальной чашки о стальной винт.

Диаметр d ₃ можно принять , где d – наружный диаметр винта.

Диаметр d ₄ находится из условия износостойкости трущихся деталей:

,

где = 25…40 МПа – допускаемое давление на поверхности пяты.

Рис. 3.4. Варианты крепления чашки домкрата на винте

Если диаметр d ₄ превышает внутренний диаметр резьбы d ₁ в конструкции винта необходимо предусмотреть поясок для увеличения площади пяты (рис. 3.5). При этом следует предусмотреть канавку между пояском и резьбой для выхода режущего инструмента. Необходимо помнить, что поясок не позволит при сборке накрутить гайку на винт, поэтому конструкция второго конца винта должна позволять свободный проход гайки до резьбовой части винта.

Сплошная пята (рис. 3.4 б, в) позволяет снизить момент трения на пяте:

.

Диаметр d ₅ должен таким, чтобы давление на поверхности трения, как и на кольцевой пяте, не превышало , т.е.:

.

Для уменьшения износа, и, следовательно, увеличения срока службы опорную поверхность пяты целесообразно подвергнуть поверхностной или объемной закалке до твердости HRC 40-56, или запрессовать в чашку закаленный вкладыш – подпятник 1 (рис. 3.4 б, в). Шлифование опорных поверхностей пяты и подпятника позволит снизить коэффициент трения до величины = 0,08. Сопряжение по диаметру d ₅ осуществляется по посадке с гарантированным зазором.

Сферическая пята (рис. 3.4 г) обеспечивает еще меньший момент трения за счет значительно меньшей площади трения. Рабочая поверхность пяты и подпятника должны иметь твердость HRC 40-56. Радиус сферы R находится из условия контактной прочности рабочих поверхностей:

,

где – приведенный модуль продольной упругости: для стальных деталей = 2,1×10⁵ МПа;

допускаемое контактное напряжение: ,

где – предел контактной выносливости, соответствующий базовому числу циклов;

– коэффициент долговечности: для рассматриваемых деталей, отличающихся небольшим числом циклов нагружения за весь срок службы = 2,4;

– коэффициент запаса контактной прочности.

Величина зависит от твердости менее твердой поверхности:

в случае объемной закалки деталей (HRC 40-56):

(МПа); =1,1;

при поверхностной закалке (HRC 40-56):

(МПа); =1,2.

Диаметр круговой площадки контакта, получающийся в результате деформации сжимаемых тел определяется по формуле:

.

Момент трения в сферической пяте:

.

Рис. 3.6. Крепление чашки домкрата

Еще одним достоинством данной конструкции пяты является центральное нагружение винта даже при неперпендикулярности опорной поверхности подпятника относительно оси винта.

На рисунке 3.4 б и 3.4 в показаны два варианта крепления чашки домкрата: с помощью установочного винта 2 (по ГОСТ 1478-93, ГОСТ 1482-93) или запорного кольца 3 (по МН 470-61). Возможны другие способы крепления, например, с помощью стопорной планки 1 (рис. 3.6 а). Стопорная планка может быть с прорезью (рис. 3.6 б) или состоять из двух полуколец (рис. 3.6 в).