makita hr2470

Выбор и расчет шариковинтовой передачи (ШВП)

Критерии работоспособности и расчета ШВП.Шариковинтовая передача должна удовлетворять следующим критериям рабо­тоспособности:

- контактной статической прочности рабочих поверхностей винта, гайки и шариков;

- сопротивлению контактной усталости рабочих поверхностей;

- заданной жесткости;

- статической устойчивости:

- динамической устойчивости;

- прочности стержня винта.

Расчет передачи. В соответствии с ос­новными критериями работоспособности шариковинтовых передач расчет ведут по динамической грузоподъемности для преду­преждения усталостного разрушения (вы­крашивания рабочих поверхностей) и по статической грузоподъемности для преду­преждения пластического деформирования тел и поверхностей качения.

Исходные данные для расчета. Основ­ными исходными параметрами при проект­ном расчете шариковинтовой передачи яв­ляются:

- исполнение (корпусная, бескорпус­ная);

- тип передачи (с предварительным на­тягом, с зазором);

- число заходов резьбы (z = 1…3);

- число рабочих витков гайки (iв = 1…6);

- минимально необходимая жесткость R, Н/мкм);

- требуемый ресурс ( Lh, ч);

- вероятность безотказной работы (Рt, c)

- класс точности по ОСТ 2 РЗ1-4-88;

- твердость рабочих поверхностей (HRCэ);

- ведущий элемент (винт, гайка);

- схема закрепления винта;

- длина неопорной части винта (l, мм);

- коэффициент запаса по частоте вра­щения (Кв);

- коэффициент трения качения (fк, мм);

- качество материала деталей передачи (характеристика плавки);

- циклограмма нагружения задаваемая значениями осевой силы F, (Н), частоты вращения n, (мин-1) и времени работы ti, (с) на каждом уровне.

Переменный режим может быть пред­ставлен общим числом r уровней нагружения. Из них j - число уровней нагружения с ocевыми силами одного (положительного) направления и (r - j) - с осевыми силами противоположного (отрицательно­го) направления. Условно за положитель­ное можно принять направление действия осевой силы на передачу со стороны левой гайки, за отрицательное - со стороны пра­вой гайки.

Выявление максимальных параметров. Из числа заданных в циклограмме нагру­жения выявляют наибольшую:

- силу (по абсолютной величине), Н,

Fmax = |Fimax|, (1)

- частоту вращения, мин-1,

nmax= nimax. (2)

Определение корректирующих коэффици­ентов. Влияние точности изготовления пе­редачи учитывают введением в расчетные формулы коэффициентов Кт, Kт0, КтR(табл. 16).

При выполнении расчетов для вероят­ности Рtбезотказной работы более 90% вводят коэффициент Кр (табл. 17).

Обычно применяют одноконтурную (z = 1) трехвитковую гайку: iв = 3. Для передач с другим числом рабочих витков вводят в расчет коэффициенты Ki, Ki0 учета числа нитков гайки (табл. 18).

Такие параметры передачи, как грузо­подъемность и жесткость, указаны в стан­дарте для ШВП с трехвитковыми гайками. При числе витков 1, 2, 4, 5 и 6 значения динамической грузоподъемности должны быть уменьшены в Кi раз, а значения ста­тической грузоподъемности и осевой жест­кости - в Кi0 раз.

Снижение динамической и статической грузоподъемности с уменьшением твердо­сти поверхности качения ниже 61HRCэ учитывают соответственно коэффициента­ми КН и КН0, значения которых вычис­ляют по формулам [4]:

КН = (HRCэ/61)3; KH0 = (HRCэ/61)4,4.

Влияние качества материала деталей пе­редачи ни сопротивление контактной уста­лости учитывают введением коэффициента Kм. Обычно Kм = 1, но при изготовлении ШВП из высококачественных сталей, полученных электрошлаковым или вакуумным переплавом, принимают Км равным 1,4 и 1,7 соответственно.

Таким образом, корректирующие коэф­фициенты К и K0 для вычисления расчетных значений соответственно динамической и статической грузоподъемности

К = KтKpKHKм / Кi;

K0 = Кт0KH0 / Ki0.

16. Значения коэффициентов точности Кт, Кт0, КтR

Коэффициент

Класс точности по ОСТ 2 РЗ1-4-88

П1,Т1

П3, Т3

П5, Т5

П7,Т7

Т9

Т10

Кт

Кт0

КтR

1,0

1,0

1,2

0,98

0,95

1,1

0,95

0,9

1,0

0,9

0,85

0,95

0,85

0,8

-

0,8

0,7

-

17. Значения коэффициента Кр

Вероятность безотказной работы, %

90

95

96

97

98

99

99,5

99,9

Кр

1,0

0,85

0,8

0,75

0,68

0,57

0,46

0,25

18. Значения коэффициентов Кi, Ki0

Коэффициент

Числовитковгайки

1

2

3

4

5

6

Ki

Ki0

2,57

3,0

1,42

1,5

1,0

1,0

0,78

0,75

0,64

0,6

0,55

0,5

Предварительный выбор типоразмера ШВП. С целью ускорения выбора типо­размера ШВП из числа стандартных можно использовать следующие рекомендации.

Для передачи с натягом минимально необходимая базовая динамическая грузо­подъемность из условия сохранения натяга и достижения требуемой жесткости

Саmin= l,25Fmax / К.

Для передачи с зазором минимально необходимая базовая статическая грузо­подъемность из условия обеспечения стати­ческой прочности

C0amin= Fmax / K0.

По таблицам стандарта отыскивают ти­поразмер, удовлетворяющий условию:

для передач с натягом Са ≥ Camin;

для передач с зазором С ≥ С0amin.

Выбирают по табл. 12, 3 и 4 для выбранного типоразмера ШВП значения:

d0 - номинальный диаметр, мм;

Р - шаг, мм;

Dw - диаметр шарика, мм;

Са - базовая динамическая грузоподъ­емность, Н;

C - базовая статическая грузоподъем­ность, Н.

Вычисляют значения скорректирован­ной динамической Сар и скорректирован­ной статической C0ap грузоподъемности:

Сар = КСа и С0ар = K0C. (3)

Для передачи с натягом выполняют оценку выбранного типоразмера передачи по возможной силе Fнат предварительного натяга и максимально достижимой жестко­сти Rmах.

Чтобы в процессе работы не произошло полной разгрузки нерабочей гайки, силу Fнaт (H) предварительного натяга назна­чают равной

Fнат = (0,1…0,2) Сap

при условии

Fнат ≥ 0,25Fmax.

Максимально достижимая жесткость выбранного типоразмера ШВП при силе предварительного натяга Fнат = 0,2Сар [4]:

формула

где Kz - коэффициент, учитывающий не­полноту рабочего витка вследствие наличия шариков в перепускном канале,

формула

Если жесткость Rmах меньше заданной R в исходных данных, то нужно перейти на следующий типоразмер передачи с большим значением динамической грузо­подъемности.

Если по предварительной оценке полу­чен положительный результат (Rmах ≥ R), то вычисляют фактическую жесткость передачи, Н/мкм:

формула

При этом изменяют силу предваритель­ного натяга в рекомендуемых пределах [Fнат = (0,1...0,2) Сар] до выполнения усло­вия обеспечения требуемой жесткости:

Rфак ≥ R

Вычисление эквивалентной нагрузки. При эксплуатации на ШВП воздействуют различные осевые силы, отличающиеся значением, направлением, временем дейст­вия при различных частотах вращения.

Под эквивалентной динамической на­грузкой ШВП понимают такую постоянную осевую силу, при действии которой долго­вечность передачи будет такой же, как при реальных условиях нагружения.

Методика определения эквивалентной нагрузки приведена в ОСТ 2 РЗ1-5-89.



« Назад [Выбор и расчет шариковинтовой передачи (ШВП)] Далее »

Если статья Вам понравилась или была полезной, поделитесь ней, пожалуйста, в социальных сетях: