Гвинтова передача

Гвинтова́ переда́ча (гвинтови́й механі́зм або передача типу «гвинт-гайка») — механічна передача (гвинтова пара), що перетворює обертовий рух у поступальний або навпаки. У загальному випадку вона складається з гвинта і гайки.

Гвинтові передачі за видом тертя у них діляться на:

• передачі ковзання;
• передачі кочення, які за виконанням тіл кочення діляться на:
  • кулькогвинтові передачі кочення;
  • роликогвинтові передачі кочення.

Гвинтові механізми принципово нічим не відрізняються від різьбових з'єднань, але так як вони застосовуються для передачі руху, то сила тертя в нарізі повинна бути мінімальною. Найменше тертя між гвинтом і гайкою забезпечує прямокутна нарізь, однак через низьку технологічність і невелику міцність в порівнянні з трапецоїдною різзю роблять її застосування обмеженим. Тому для ходових гвинтів застосовують головним чином трапецоїдні нарізі із дрібним, середнім і великим кроками і упорну нарізь. Найбільшого поширення набула трапецоїдна різь із середнім кроком. Трапецієподібну нарізь із дрібним кроком використовують при відносно невеликих переміщеннях; трапецієподібну нарізь з великим кроком — при важких умовах експлуатації. Такий профіль різі дозволяє використовувати її в механізмах з реверсивним рухом.

Нарізь гвинтів та гайок передач буває правою або лівою, однозахідною або багатозахідною.

Рівці (жолоби) гвинта кулькогвинтової передачі і гайки в осьовому перерізі мають напівкруглу форму. Нерозривний замкнений потік кульок заповнює гвинтовий простір між жолобами по всій довжині гайки. Після його проходження, кульки переходять в заокруглений трубчастий зворотний канал, по якому вони повертаються в робочу зону гвинтової пари. ККД такої передачі становить 0,95.

Передавальне відношення (${\displaystyle i\,\!}$) дорівнює:

${\displaystyle i={\frac {\pi d}{P_{1}}}}$

де ${\displaystyle d\,\!}$ — діаметр кола, по якому рухається точка прикладання сили; ${\displaystyle P_{1}\,\!}$ — хід гвинта.

Хід гвинта дорівнює:

${\displaystyle P_{1}=Pn\,\!}$

де ${\displaystyle P\,\!}$ — крок різі; ${\displaystyle n\,\!}$ — число заходів різі.

Ці передачі безшумні в роботі, що досягається підвищеною плавністю зачеплення, прості за конструкцією і у виготовленні і дозволяють отримувати великий виграш у зусиллях. До недоліків слід віднести: відносно низький ККД, схильність до заїдання, відносна тихохідність передач.

Матеріали гвинтів повинні мати високу зносостійкість та добру оброблюваність, а сильно навантажені — високу міцність. Гвинти, що не підлягають гартуванню, виготовляють із сталей 45, 50, А50, а гвинти, що повинні піддаватись гартуванню, виготовляють із сталей У10, У65, 40Х, 40ХГ тощо. Матеріал гайок — бронзи олов'яні БрО7Ф0,2, БрОЦС-6-6-3 тощо.

Гвинти передач кочення виготовляють із сталей ХВГ, 7ХГ2ВМ з об'ємним загартуванням. Матеріал гайок — сталі 9ХС, ШХ15, ХВГ з об'ємним загартуванням.

В залежності від основних вимог, що ставляться до них, гвинтові передачі та їх гвинти поділяються на:

• Вантажні, що використовуються для створення великих осьових сил (в підйомних механізмах, верстатах, гвинтових пресах тощо). При знакозмінному навантаженні мають трапецієподібну нарізь, при великому односторонньому навантаженні — упорну. Гайки вантажних гвинтів виконуються цілісними. В домкратах для забезпечення великої сили та самогальмування використовують однозахідну нарізь з малим кутом підйому Ψ гвинтової лінії.
• Ходові, які використовуються для переміщень в механізмах подачі (наприклад, механізми подачі робочих інструментів у верстатах). Для зменшення тертя мають, в основному, трапецієподібну багатозахідну нарізь. Для усунення «мертвого» ходу через знос нарізі гайки ходових гвинтів виконують роз'ємними.
• Встановлювальні — використовуються для точних переміщень та регулювання у вимірювальних приладах (механізми для точних переміщень, мікрометричні і диференціальні гвинти), в прокатних станах (регулювально-встановлювальні механізми підшипників, натискні гвинти). Зазвичай, мають метричну нарізь. Для забезпечення безлюфтової передачі гайки роблять спареними. В механізмах точних переміщень, де важливе мале тертя і відсутність зазору в нарізі, використовують кулькові пари.

• Общетехнический справочник / Под ред. Е. А. Скороходова. — М.: Машиностроение, 1982. — 416 с.
• Попов С.В., Бучинський М.Я., Гнітько С.М., Чернявський А.М. Теорія механізмів технологічних машин: підручник для студентів механічних спеціальностей закладів вищої освіти. Харків: НТМТ, 2019. 268 с.
• Гнітько С.М., Бучинський М.Я., Попов С.В., Чернявcький Ю.А. Технологічні машини: підручник для студентів спеціальностей механічної інженерії закладів вищої освіти. Харків: НТМТ, 2020. 258 с.