5.5.2. Самоторможение и КПД винтовой пары

Условие самоторможения имеет вид:

,

где  – определяется по формуле (5.6).

Рассматривая самоторможение только в резьбе без учета трения на торце гайки, получим:

или

.

Для крепежных резьб угол подъема равен , а угол трения φ изменяется в зависимости от коэффициента трения от 6° (при ) до 16° (при ). Таким образом, все крепежные резьбы – самотормозящиеся.

Ходовые резьбы выполняют как самотормозящимися, так и несамотормозящимися.

Таким образом, при статическом действии нагрузки имеется большой запас надежности затяжки. При переменных и особенно при вибрационных нагрузках вследствие взаимных микросмещений поверхностей трения коэффициент трения существенно снижается (до 0,2 и ниже). В результате этого происходит ослабление

затяжки, условие самоторможения нарушается и происходит самоотвинчивание гайки. Во избежание ослабления затяжки применяют различные способы стопорения резьбовых соединений (см. подразд. 5.4).

Коэффициент полезного действия винтовой пары (η) представляет интерес в основном для винтовых механизмов (ходовых резьб).


Его можно определить по отношению работы, затраченной на завинчивание гайки без учета трения, к той же работе с учетом трения. Работа завинчивания гайки равна произведению момента завинчивания  на угол поворота гайки. Так как углы поворота в обоих случаях равны, то отношение работ равно отношению моментов . Момент () определяется по формуле (5.5). Момент  определяется по той же формуле, но при  и . Тогда

.  (5.7)

Учитывая потери только в резьбе (), формулу (5.7) приведем к виду:

.    (5.8)

По формуле (5.8) определяется КПД собственно винтовой пары, из неё видно, что η возрастает с увеличением угла подъема (ψ) и уменьшением угла трения (φ).

Для увеличения угла подъема ψ в винтовых механизмах применяют многозаходные винты. На практике редко используют винты, у которых , так как дальнейший прирост КПД незначителен, а изготовление резьбы затрудняется.