Библиографическое описание:

Тихонов А. С., Щёголев С. Н. Использование современных винтовых механизмов в домкратах // Молодой ученый. — 2013. — №3. — С. 105-108. — URL https://moluch.ru/archive/50/6336/ (дата обращения: 18.12.2017).

При старте ракеты со специальной подвижной установки последняя испытывает значительные перегрузки. Для того чтобы уменьшить нагрузки на подвеску и обеспечить правильное положение при старте используют домкраты. В технике существует большое количество разных типов этих механизмов. У каждого из них имеются свои достоинства и недостатки. В начальной стадии проектирования необходимо выбрать тип домкрата, т. к. в зависимости от типа домкрата зависит вес машины, габариты и ее компоновочная схема.

Домкрат — устройство, предназначенное для поднятия грузов и удержания в заданном положении необходимое время.

Основные цели разработки новых конструкций и схем домкратов:

  • повышение надежности;

  • повышение нагрузочной способности;

  • повышение КПД;

  • уменьшение времени на подготовку работы;

  • упрощение конструкции путем использования более эффективных методов уплотнения (для гидравлических составляющих);

  • применение новых материалов более легких, прочных, износостойких.

Основными направлениями повышения надежности и эффективности использования горизонтирующих устройств является конструктивное усовершенствование механической части домкрата, путем применения новых типов передач.

В винтовом домкрате используется передача винт-гайка. Основными преимуществами этих передач, по сравнению с другими механизмами являются простота конструкций; изготовления и эксплуатации; высокая прочность при ударных нагрузках; возможность самоторможения и высокая кинематическая точность. Главным недостатком является большие потери на терние (в самотормозящей передаче КПД ≤ 0,5) и вследствие чего высокий износ. Все основные недостатки таких передач определяются характером сопряжения винтовых поверхностей винта и гайки и их относительного движения, так как в процессе работы происходит скольжение рабочих поверхностей друг по другу при незначительном количестве смазки между ними. Требование высокого КПД механизма обязывает для уменьшения коэффициента трения антифрикционную пару сталь — бронза. На рисунке 1 приведена схема передачи винт-гайка.

Рис. 2. Передача винт-гайка. 1 — винт; 2 — гайка


Повысить КПД можно следующим образом [1]:

  1. увеличение угла φ подъема винтовой линии на среднем диаметре резьбы d2. При этом

φ=, (1)

где: Р — шаг резьбы; z — число заходов резьбы. Из формулы (1) видно, что наиболее эффективно для повышения КПД увеличить число заходов.

  1. использование резьбы винта и гайки с малым углом наклона к вертикали рабочего профиля витка . В механизмах винт — гайка скольжения применяют трапецеидальную (=150), нереверсивную упорную (=30). Эти резьбы имеют прямолинейные боковые стороны витков резьбы для технологичности изготовления. На рисунке 2 показан профиль витка резьбы.

Рис. 2. Профиль витка резьбы


  1. использования высококачественных антифрикционных материалов для гайки, а для винта — материалов с высокой износостойкостью.

Перечисленными методами существенно повысить КПД механизмов винт — гайка скольжения не удается, поэтому были разработаны винтовые механизмы качения. Переход в винтовых механизмах от трения скольжения к трению качению стал возможен за счет введения в механизм дополнительных деталей, установленных между винтом и гайкой. Шариковинтовая передача

На рисунке 3 показана шариковинтовая передача. Для повышения технических характеристик передачи между гайкой 2 и винтом 1 установлены шарики 4, размещенные в винтовых канавках, выполненных на поверхности винта и гайки.

Рис. 3. Шариковинтовой механизм. 1- винт; 2- гайка; 3- канал возврата; 4- шарики


Эти канавки служат дорожками качения для шариков. Шарики движутся по замкнутой траектории, возвращаясь в исходное положение по каналу возврата 3, и не выходят за пределы гайки. Конструируются механизмы с одной, двумя, но чаще с тремя группами шаров, каждая из которых независимо циркулирует по своей замкнутой траектории. Шариковинтовой механизм имеет различную форму профиля винтовой канавки, выполненной на поверхностях винта и гайки [2].

Профиль канавки является специальным модифицированным для реализации определенной цели. На рисунке 4 показаны основные профили винта и гайки шариковинтовой передачи. На рисунке 4 а — полукруглый профиль копирует профиль шара и обеспечивает одноточечный начальный контакт шара с канавкой, на рисунке 4 б — прямолинейный профиль, и на рисунке 4 в — комбинированный профиль.

Рис. 4. Профили винта и гайки шариковинтовой передачи


Основные достоинства шариковинтовой передачи:

  • Малые потери на трение;

  • Высокая нагрузочная способность при малых габаритах;

  • Размерное поступательное перемещение с высокой точностью;

  • Высокое быстродействие;

  • Плавный и бесшумный ход.

К недостаткам шариковинтовой передачи можно отнести:

  • Сложность конструкции гайки;

  • Ограничение по скорости вращения винта (из-за вибрации);

  • Высокую стоимость (исполнения с шлифованным винтом).


Роликовинтовая передача

На рисунке 5 показана простейшая конструкция ПРВМ с короткими роликами, между резьбовыми деталями которой имеются осевые зазоры. Механизм состоит из многозаходных винта 1 и гайки 5, между которыми установлены n резьбовых однозаходных роликов 4. По одной образующей витки резьбы каждого ролика находятся в зацеплении с витками резьбы гайки, а по противоположной образующей — с витками резьбы винта. Торцовые шейки роликов установлены в отверстиях сепараторов 2. Чтобы ролики относительно винта имели одну степень свободы и синхронно работали, их дополнительно связывают с гайкой с помощью зубчатых зацеплений. Для этого на концах каждого ролика непосредственно по резьбе нарезают наружные зубья, которые зацепляются с внутренними зубьями, нарезаемыми на втулках 3, которые закреплены в гайке [3].

Рис. 5. Планетарный роликовинтовой механизм. 1-винт; 2- сепаратор; 3- втулки 4- ролики; 5- гайка


При вращении винта гайка поступательно перемещается вдоль его оси, а ролики совершают планетарное движение. Каждый ролик вращается вокруг своей оси, и все ролики вместе с сепараторами вращаются вокруг оси винта. Размеры деталей ПРВМ так подобраны, что ролики обкатываются по гайке, а в точке начального контакта сопрягаемых витков винта и ролика вектора их линейных скоростей практически совпадают. Таким образом, ПРВМ относятся к винтовым механизмам, в которых реализуется трение качения. В некоторых конструкциях ПРВМ ведущим звеном является вращающаяся гайка, а винт зафиксированный от вращения совершает поступательное движение.

Основные достоинства роликовинтовые передачи:

  • Очень высокой грузоподъемностью (статическая нагрузка до 1000 тонн, динамическая нагрузка до 200 тонн);

  • Очень высокой допустимой скоростью вращения (для РВП диаметром 48 мм — 3000 об/мин);

  • Очень высокими допустимыми ускорениями (7000 рад/сек кв.);

  • Долгим сроком службы даже при постоянной работе;

  • Высочайшей надежностью;

  • Хорошей сопротивляемостью агрессивным средам (пыль, песок, лёд);

  • Хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам и вибрациям;

  • Прекрасной повторяемостью позиционирования (шаг 1 мм);

Наиболее эффективными методами увеличения коэффициента полезного действия, нагрузочной способности и жесткости механизма является применение современных передач. В современной технике широкое применение находят шариковинтовая и роликовинтовая передачи. Исследованы недостатки и достоинства этих передач. Несмотря на то что себестоимость этих домкратов больше их целесообразно использовать т. к. они обладают лучшими характеристиками и имеют больший срок службы.

Эти передачи являются наиболее перспективными в развитии современной техники.


Литература:

  1. Решетов Д. Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. — М.: Машиностроение, 1989. — 496 с.

  2. Павлов Б. И. Шарико-винтовые механизмы в приборостроении. Ленинград-Москва, Машиностроение, 1968. — 134 с.

  3. Блинов Д. С. Планетарные роликовинтовые механизмы. Конструкции, методы расчетов / Под ред. О. А. Ряховского. — М.: МГТУ, 2006. — 222 с.




Основные термины (генерируются автоматически): резьбы винта, гайки шариковинтовой передачи, использование резьбы винта, витками резьбы винта, витка резьбы, винтовых поверхностей винта, вращении винта гайка, витками резьбы гайки, гайка скольжения, оси винта, основные профили винта, витков винта, поверхностях винта, многозаходных винта, поверхности винта, профиль витка резьбы, число заходов резьбы, КПД механизмов винт, стороны витков резьбы, Профиль витка резьбы.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос