72. Виды трения и КПД резьбовых передач. Пути повышения КПД.

Существуют следующие виды трения:

трение без смазочного материала (а, б) редко встречается в машинах, лишь при работе в условиях вакуума, весьма низких или высоких температурах;

трение со смазочным материалом: граничное (в), полужидкостное (г), жидкостное (д).

Среди трения со смазочным материалом различают:

Граничное   трение происходит по тончайшим масляным пленкам, образовавшимся в результате адсорбции.

Полужидкостное трение — смешанное трение, при кото­ром трущиеся поверхности не полностью разделены слоем жидкого смазочного материала и происходит касание отдельных микронеровностей.

Жидкостное трение возникает между слоями смазочного материала, находящегося между трущимися поверхностями.

КПД резьбовой пары определяют из условия , где А_пол – полезная работа, А_затр – работа, затраченная на завинчивание гайки.

Рассмотрим поворот гайки на малый угол dγ, при котором силы считаем постоянными.

Тогда КПД резьбовой пары .

Чтобы увеличить КПД необходимо либо уменьшить φ₁, т.е. уменьшить коэффициент трения f, изготовив гайку и винт из антифрикционных материалов (φ₁ < Ψ для ходовых резьб), либо увеличить Ψ, т.е. повысить заходность резьбы (если резьба должна быть самотормозящейся, то φ₁ > Ψ).

 

73. Методы расчета основных элементов резьбовой передачи на прочность.

Расчет тела винта, нагруженного силой затяжки и моментом трения в резьбе:

За счет растяжения в теле винта возникает напряжение

За счет существования вращающего момента в резьбе возникает напряжение τ.

Для расчета такого напряженного состояния применим энергетическую теорию прочности:

где  - нормальные напряжения,  - максимальные касательные напряжения,  - момент в резьбе,  - момент сопротивления кручению.

Тогда, подставив эти значения, получим

Т.к. все резьбы геометрически подобны, то

 

Проверочный расчет на срез и смятие проводят в тех случаях, когда одна из деталей с резьбой выполнена из материала менее прочного, чем у другой детали.

Срез резьбы винта происходит по диаметру d₁, т.е. для резьбы винта

Срез резьбы гайки происходит по диаметру d, т.е. для резьбы гайки

где H – высота гайки, k=P'/P – коэффициент полноты резьбы, k_m – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по виткам резьбы из-за ошибки шага.

Напряжение смятия в резьбе

где z=H/P – число витков резьбы гайки;  - напряжение смятия для менее прочной детали резьбовой пары.

Расчет тела винта на устойчивость:

 - A – площадь сечения винта по внутреннему диаметру, [σ]_сж – допустимое напряжение сжатия.

φ – коэффициент понижения допускаемого напряжения, который выбирают по таблице в зависимости от гибкости винта.

 - гибкость, где l – длина неопорного участка (за расчетный принимают крайнее положение гайки, когда винт нагружен по максимальной длине).

 - радиус инерции сечения, J – момент инерции сечения, , μ – коэффициент приведенной длины, учитывающий способ закрепления концов винта.

Если гибкость >100, то используют формулу Эйлера

 S – коэффициент запаса.