Шариковые винтовые передачи (ШВП). Основные теоретические сведения.

Технические данные

• Шарико-винтовые передачи, pdf, англ., объем -4,41 Мб:

• Инструкция к ШВП, pdf-файл, объем-209 кб:

Компания SNR производит катаные и шлифованные шарико-винтовые передачи (ШВП). Большой выбор гаек, вариантов обработки и обширные технические знания позволяют нам конструировать шарико-винтовые пары в соответствии со специальными запросами наших клиентов.

Шарико-витовые передачи находят свое применение в самых разных отраслях, таких как металлообрабатка, обработка дерева, авиастроение, автоматические линии сборки, производство полупроводников.

Изменение и допустимое отклонение хода

Классы точности шариковинтовых пар определяются в соответствии с ISO 3408. Точность определяет максимально допустимое отклонение хода шарико-винтовой передачи за полезный ход lu. Для классов точности t7-t10 среднее отклонение на ходе 300 мм в любой части резьбы.

lu — полезный ход — это ход плюс длина шариковой гайки le — выбег – это осевой ход за пределами полезного хода , служащий для безопасности. Ограниченный ход и допустимые отклонения жесткости для полезного хода не используются. lo – номинальный ход – это осевой ход номинальный шаг, умноженный на число поворотов вращения шариковой гайки относительно шпинделя C – корректировка полезного хода, определяемая пользователем. Разница между полезным и действительным ходом определяется пользователем (стандарт с=0) ep – верхние и нижние лимиты действительного хода формируют области точности для среднего хода Vup – допустимое отклонение полезного хода выше полезного хода lu V300p — допустимое отклонение для длины хода 300 мм V2πp – допустимое отклонение за один оборот

Допустимые отклонения хода

Допуск для изменения хода внутри интервала 300 мм(международные стандарты)

Шарико-винтовая передача – это более популярный вид передачи винт-гайка качения. Функционально ШВП представляет собой линейный механический привод, который реорганизует возвратно-поступательное движение в вращательное(и наоборот). Конструктивно же она представляет винт с движущейся по нему гайкой с винтовыми канавками криволинейного профиля. Внутри гайки, между ее резьбой и резьбой винта, по спиралевидной замкнутой траектории катятся шарики, попадая в канал возврата (перепускной канал) – внешний или внутренний.

Простая винтовая передача складывается из гайки и винта. Они имеют трапецеидальную резьбу. Следовательно при движении в этой передаче появляется трение скольжения, и много энергии (~70%) в виде тепла.

В свою очередь шариковая винтовая передача включает элементы качения – шарики, передающие энергию механическую между гайкой и винтом. Что гарантирует видимые плюсы:

1. КПД может быть больше 80%

2. Получение высокоточного поступательного перемещения

3. Высокая несущая способность при маленьких габаритах

4. Срок службы больше и при необходимости может определяться подсчетом усталости при качении

5. Интенсивность износа уменьшена

6. Обеспечивается непрерывная работа в связи с меньшим нагревом

7. Значительный ресурс.

Также есть небольшие недостатки:

1. Шарико-винтовые передачи подвержены скатыванию, из-за небольшого коэффициента трения. В следствии чего применяют тормозное устройство для устранения

самостоятельного перемещения механизма

2. Сложность конструкции гайки

3. Необходима высокая точность создания гайки

4. Нужна защита от загрязнений передачи.

ШВП с преднатягом собирают для того чтобы устранить осевой зазор в комбинации винт-гайка и увеличить точность и жесткость передвижений. Предварительный натяг удаляет повторяющиеся погрешности шага винта и выравнивает относительно оси винта положение оси гайки. В зависимости от устройства предварительный натяг производится выбором большего диаметра шариков или подбором двух гаек, с дальнейшим относительным осевым смещением, в одном корпусе.

Конструкцию гайки и профиль резьбы устанавливает завод-изготовитель.

Основные характеристики шариковых винтовых передач.

Относительно Отраслевого стандарта 2 Р31-5-89 (Станки металлорежущие. ШВП. Технические условия) материал для сборки и обработки шарико-винтовых передач должен отвечать ГОСТу 7599-82.

Радиальный зазор.

До создания предварительного натяга, для шарико-винтовых передач с полукруглым профилем, радиальный зазор равен значениям, представленным в таблице 1.

Измерение радиального зазора происходит при сдвиге в радиальном направлении собранной гайки, под действием силы, которая выше силы тяжести данной гайки в 1.5 – 2 раза. Необходимо что бы измерительный наконечник этого индикатора прикасался к наружной плоскости гайки.

Табл.1. Радиальный зазор ШВП до создания преднатяга

* Значение стоящее после кривой черты относится к винтам с разгрузочными канавками.

Осевая жесткость.

Осевая жесткость – это отношение влияющей на передачу осевой силы, которая прикладывается к гаечной группе, к осевому перемещению винта, если тот не проворачивается.

Показатели осевой жесткости должны быть больше показателей приведенных в таблице 2 и 3.

Табл.2. Осевая жесткость корпусных ШВП

*У классов Т9 и Т10 жесткость не регламентируют.

*Так же не регламентируют жесткость при исполнении с одной гайкой. А с двумя гайками регламентируют относительно данным из таблицы, в этом случае гайки заключают в корпус (технологический).

Табл.3. Осевая жесткость бескорпусных ШВП

С помощью сенсоров линейного перемещения в трех равномерно закрепленных по окружности точках на винте располагают измерительное приспособление. Оно позволяет проводить измерения смещения гайки. В свою очередь к винту прикладывается осевая сила. Все показатели осевой силы F расположены в таблице 4.

Табл.4. Значения осевой силы F при определении жесткости ШВП

Грузоподъемность.

В таблице 5 приведены показатели динамической грузоподъемности (Сa), статистической грузоподъемности (С0a), минимальные (Тхх min) и максимальные (Тхх max) значения момента холостого хода шариковых винтовых передач.

ШВП характеризуются базовой динамической осевой грузоподъемностью (Сa) и базовой статистической осевой грузоподъемностью (С0a). В свою очередь С0a – это статистическая осевая сила H, вызывающая общую остаточную пластическую деформацию гайки, канавок и шарика. Она равна 0.0001 диаметра шарика.

Табл.5. Основные характеристики ШВП

Базовая статистическая осевая грузоподъемность отвечает передаче, которая изготавливается из обычной стали [1,3].

Если же свойства материала отличаются от обычных, то в таком случае вычисляется значение скорректированной динамической грузоподъемности (Cap) и скорректированной статической грузоподъемности (C0ap):

C0ap = K0С0а и Саp = KCa,

где K0 и К – корректирующие коэффициенты.

Значение в таблицах 2-5 относятся к трехконтурным гайкам для шариковых винтовых передач. Если количество контуров гайки 1; 2; 4; 5; 6, то необходимо уменьшить осевую жесткость:

– для статической грузоподъемности в 3; 1,5; 0,75; 0,6; 0,5 раза (соответствующе),

– для динамической грузоподъемности в 2,57; 1,42; 0,78; 0,64; 0,55 раза (соответствующе).

Требуется чтобы, показатели критической осевой силы соответствовали Отраслевому стандарту 2 Н62-6-85.

ШВП с предварительным натягом.

ШВП с преднатягом собирают для того чтобы устранить осевой зазор в комбинации винт-гайка и увеличить точность и жесткость передвижений. Предварительный натяг удаляет повторяющиеся погрешности шага винта и выравнивает относительно оси винта положение оси гайки. В зависимости от устройства предварительный натяг производится выбором большего диаметра шариков или подбором двух гаек (если профиль резьбы – полукруглый), с дальнейшим относительным осевым смещением, в одном корпусе. в последнем случае корпус с гайкой соединяется зубчатыми муфтами. У таких муфт внутренние зубья нарезаны на корпусе, а наружные зубья – на фланцах гаек.

Предположим что количество зубьев на фланце одной гайки z , а на фланце другой гайки (z 1), то оборот гаек в одну сторону на число зубьев k, при шаге Р приводит к их смещению по оси:

Δ = Pk / [z(z 1)]

Например, если количество зубьев z =92, оборот гаек k =1 и шаг P=10 мм, то имеем смещение по оси Δ =1,2 мкм.

Оборот гаек происходит на специализированной оправке-трубе, вне винта. Наружный диаметр такой оправки обычно равен внутреннему диаметру резьбы по впадинам винта. После этого гайки навинчивают на винт вместе с корпусом.

Рабочее испытание и испытание на опорную прочность в соответствии с ISO 3408-3

Измерение радиального биения t5 наружного диаметра вала на отрезке l5 для определения прямолинейности по отношению к АА’

Измерение радиального биения t6.1 опорных цапф по отношению к АА’ при l6≤l. Для длины l6>l должно выполняться условие

Измерение радиального биения t7.1 концевых цапф винта по отношению к опорным цапфам для l7≤l. Для длины l7>l примиенимо

Торцевое биение t8.1 заплечника опорной цапфы винта по отношению к опорной цапфе.

Торцевое биение t9 опорной поверхности гайки по отношению к АА’ (только для шариковых гаек с предварительным натягом)

Радиальное биение t10p наружного диаметра гайки по отношению к АА’ (только для шариковых гаек с предвариетльным натягом)

Изменение параллельности t11 цилиндрической гайки относительно АА’ (только для шариковых гаек с предварительным натягом)

Понятие класса точности шарико-винтовых пар

Общую характеристику точности ШВП, которая определяется предельными погрешностями инструментов, называют их классом точности. Его характеризуют следующие параметры:

• резьбовое расстояние;
• геометрический допуск;
• уровень поверхностной гладкости;
• люфт;
• стартовое значение момента;
• температурный режим работы.

По способу производства подобные передачи бывают:

• катанными. Изготавливают холодным прокатыванием, в процессе которого винтовая резьба делается с помощью специальных валков. Относятся к транспортной группе, поскольку за счет зернистости поверхности позволяют совершать перемещения не такие плавные и точные, как прецизионные пары;
• шлифованными. В таких узлах канавки винта проходят закалку с многоступенчатым шлифованием. Применяют для высокоточных устройств. Относятся к прецизионной группе.

Применяется также прецизионное накатывание, предполагающее комбинацию обоих способов резьбовой обработки.

В зависимости от применения различают 2 основные группы ШВП:

• транспортная (обычная, с зазором). Такие передачи с низкой точностью за счет наличия осевого люфта используют для перемещений, которые измеряют отдельно, не учитывая угол винтового поворота. Примеры: передвижения с небольшим сопротивлением (в дверных, вентильных приводах), решение транспортных задач (в подъемниках), станочное оборудование;
• позиционная (с натягом, прецизионная). Применяют при необходимости решения высокоточной задачи. При этом не допускается холостое движение. В таких случаях передачи предполагают наличие прочных связей гаек и узлов. Снижается стержневая динамическая нагрузка благодаря строгой зависимости винтовых оборотов от гаечных перемещений.

К каждой из этих групп предъявляют свои требования, включая и по классу точности. Обычно у позиционных передач точность выше, а в транспортных – больше величина люфта. Улучшают показатели транспортных узлов с помощью:

• создания преднатяга. Предполагает прикладывание к паре определенных усилий для получения необходимого уровня осевой жесткости. Способствует снижению общего стержневого вибрирования и стабилизации гаечной оси по отношению к винту;
• увеличения диаметра шариков;
• использования сдвоенной гайки.

ОСТ 2 Р31-4-88 регламентирует точность ШВП в России, определяя следующие классы:

• для транспортных (Т): Т1, Т3, Т5, Т7, Т9, Т10;
• для позиционных (П): П1, П3, П5, П7.

Иностранные стандарты DIN 69051, Part 3 ISO 3408-3 предусматривают следующие классы точности передач:

• для транспортных: С0, С1, С3, С5, С7, С10;
• для позиционных: С0, С1, С3, С5.

Испытания на соответствие техническим условиям 3408-3

Измерение тормозного момента на нагружающем Δ Tp

Тормозной момент через нагружающий Tpr

Момент шарикового винта , который требуется чтобы повернуть для поворота шариковой гайки против винта (или наоборот) без внешней нагрузки. Возможные моменты трения из-за уплотняющего элемента не берутся во внимание.

Совокупный тормозной момент Tt

Момент который требуется чтобы повернуть шариковую гайку против шарикового винта (или наоборот) без внешней нагрузки, включая момент трения уплотняющих элементов

Вариация момента

Значение колебаний предварительно определенного тормозного момента под предварительной нагрузкой. Положительное или отрицательное значение относительно среднего момента

Метод измерений

Предварительный натяг генерирует динамический момент трения между гайкой и резьбой в шарико-винтовой паре. Это измеряется путем перемещения шпинделя с резьбой на постоянной скорости, в то время как гайка удерживается специальным блокирующим устройством. Измеренная сила F используется для подсчета тормозного момента шпинделя с резьбой.

Области применения ШВП

ШВП в станке с ЧПУ

Относительная простота конструкции и возможность изготовления шарико-винтовой передачи с различными характеристиками расширяет область его применения. В стоящее время шарико-винтовые пары являются неотъемлемыми компонентами самодельных фрезерных станков с числовым программным управлением. Ну на этом область применения не ограничивается.

Благодаря своей универсальности ШВП могут устанавливаться не только в станках с ЧПУ. Плавный ход и практические нулевое трение делают их незаменимыми компонентами в точных измерительных приборах, установок медицинского назначения, в машиностроении. Нередко для комплектации самодельного оборудования берут запчасти от этих приборов.

Это стало возможным благодаря следующим свойствам:

• минимизация потерь на трение;
• высокий коэффициент нагрузочной способности при небольших габаритах конструкции;
• низкая инертность. Движение корпуса происходит одновременно с вращением винта;
• отсутствие шума и плавный ход.

Однако следует учитывать и недостатки ШВП для оборудования ЧПУ. Прежде всего к ним относятся сложная конструкция корпуса. Даже при незначительном повреждении одного из компонентов шарико-винтовая передача не сможет выполнять свои функции. Также накладываются ограничения на скорость вращения винта. Превышение этого параметра может привести к появлению вибрации.

Для уменьшения осевого зазора сборка выполняется с натягом. Для этого могут устанавливаться шарики увеличенного диаметра или две гайки с осевым смещением.

Осевой зазор и натяг

Через натяг устраняется зазор шарикового винта и увеличивается жесткость. Более того, точность позиционирования шарико-винтовой передачи также улучшается. Натяг одинарной гайки достигается установкой шариков выбранных размеров. Натяг двойной гайки создается натяжением двух гаек друг против друга.

Таблица 1 Сочетание осевого зазора и натяга

Таблица 2

Сочетание осевого зазора 0

Таблица 3

Специальные ШВП

Характеристики шарико-винтовой передачи продолжают улучшаться благодаря усовершенствованию методов производства и материалов. ШВП нового поколения имеют более высокую грузоподъемность, а это означает, что они все чаще используются для приложений с более высокими нагрузками, а также в более сложных условиях окружающей среды. Следовательно, рост числа приводов с шариковинтовой передачей, заменяющих традиционные методы гидравлического привода в некоторых приложениях с большим усилием.

Новые конструкции шарико-винтовой передачи также могут лучше противостоять суровым условиям, таким как экстремальные температуры, высокий уровень твердых частиц, воздействие химикатов и промывки под высоким давлением, а также удары и вибрация.

С ростом количества вариантов продукции инженеры ищут новые инструменты и услуги, которые помогут упростить процесс выбора шарико-винтовой передачи. Производители предлагают инструменты для определения размеров и выбора продукта, а также услуги по индивидуальному дизайну.

Критическая скорость вращения шарикового винта

Как и у любого торсионного вала, у шарикового винта есть критическая скорость, которая является гармоническим колебанием. Постоянное вращение шарикового винта в диапазоне критической скорости сократит период эксплуатации, и может повлиять на производительность машины. Критическая скорость является функциональной зависимостью диаметра, длины шарикового винта и конфигурации монтажа. Осевой зазор гайки не оказывает влияние на критическую скорость nk.

Операционная скорость не должна превышать 80% от критической скорости. Формула ниже для подсчета допустимой скорости nkzyl учитывает этот фактор безопасности 0,8.

,где Nk – критическая скорость (число оборотов в минуту) Nkzyl – рабочая скорость вращения (число оборотов в минуту) α – фактор безопасности (=0,8) E – модуль эластичности (E=2,06*105 Н/мм2) l – геометрический момент инерции (мм2) d2 – диаметр стержня шарикового винта (мм) γ – специфическая плотность материала (7,6*10 -5 Н/мм3) g – постоянная величина земной гравитации (9,8*10 3 мм/с2) А – поперечное сечение шарикового винта (мм2) lk – неподдерживаемая длина между двумя корпусами f – фактор коррекции по монтажу

Максимально допустимая скорость шарикового винта ограничена.

Для гаек SC/DC d0*nkzyl≤120 000

Для гаек CI, SK, SU/DU, SE d0*nkzyl≤90 000 , где d0 — центральный диаметр шпинделя,мм

Пожалуйста, свяжитесь с нашими инженерами, если требуемая скорость превышает DN, или если шариковый винт используется на более высоких скоростях.

Допустимая осевая нагрузка для винта (продольная устойчивость)

Как и другие винты, шариковые винты выдерживают ограниченную осевую нагрузку. Если нагрузка превышает максимально допустимые показатели,это приводит к повреждению винта. Допустимое осевое сжатие является функциональной зависимостью длины, диаметра и типа монтажа винта. Максимальная сжимающая нагрузка должна составлять 50% и менее от теоретически допустимой нагрузки. Расчет с использованием формулы, представленной ниже,учитывает этот фактор безопасности.

, где Fk – теоретическая максимально допустимая осевая нагрузка Fkzyl — максимально допустимая рабочая осевая нагрузка α — Фактор безопасности (=0,5) E – модуль эластичности ( E=2,06*10 5 Н/мм2) l – геометрический момент инерции l= d2 – диаметр стержня шарикового винта (мм) lk — длина без опоры m,N фактор связанный с

Основы расчета

Средняя скорость вращения и средняя нагрузка

Если скорость и нагрузка изменяются, расчет срока эксплуатации должен производиться с использованием средних значений Fm и nm

Для средней скорости вращения nm, в случае изменений скорости, применяются следующие формулы:

гдe nm – средняя скорость, q – доля времени

Для средней нагрузки Fm, в случае изменения нагрузки, используется следующая формула:

, где Fm – средняя нагрузка q – доля хода или времени при постоянной скорости

Для средней нагрузки Fm, если изменяется скорость вращения и нагрузка, применяется формула:

где Fm – средняя нагрузка q – доля времени nm – средняя скорость.

Номинальный ресурс

Ресурс L, выраженный в числе оборотов:

L – ресурс, Fm средняя нагрзука, Сa – динамическая нагрузка

Ресурс, выраженный в часах Lh

Lh – ресурс в часах L – ресурс в оборотах nm – средняя скорость вращения(число оборотов в минуту) ED – операционное время (%)

Приводной момент двигателя и внешняя сила

Приводной момент Mta Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное:

Приводной момент Mte для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное

где Mta – приводной момент (Нм) Mte – момент сопротивления (Нм) F – рабочая нагрузка (кН) P – шаг (мм) η – КПД (около 0,9) η’ – КПД (около 0,8)

При использовании двойных гаек с предварительным натягом необходимо учитывать крутящий момент холостого хода:

Приводная мощность Pa

Pa – приводная мощность Mta – приводной момент n – скорость вращения

Шариковые винтовые передачи (ШВП). Основные теоретические сведения.

Материал предоставлен сайтом «Справочник конструктора»

Шарико-винтовые пары (ШВП)

Шариковая винтовая передача (ШВП) состоит из винта и гайки и служит для преобразования вращательного движения в поступательное. В ШВП на винте 7 и в гайке 2 выполнены винтовые канавки (резьба) криволинейного профиля, служащие дорожками качения для шариков, размещенных между витками винта и гайки (рис. 1). Наибольшее распространение получила резьба с полукруглым профилем. При этом вращение закрепленной от осевых перемещений гайки вызывает поступательное перемещение винта, или вращение закрепленного от осевых перемещений винта приводит к поступательному перемещению гайки. Основные геометрические параметры передачи: номинальный диаметр d

0
,
т.е. диаметр расположения центров тел качения, шаг
Р
резьбы и диаметр
D
ω, тел качения (обычно
Dω =0,6Р).
Основные достоинства шариковинтовой передачи:

• возможность создания больших осевых сил;
• малые потери на трение (КПД передачи 0,9 и выше);
• возможность получения поступательного перемещения с высокой точностью;
• малые габариты при высокой несущей способности;
• значительный ресурс.

К недостаткам можно отнести сложность конструкции гайки, необходимость высокой точности изготовления и хорошей защиты передачи от загрязнений. Шариковинтовые передачи применяют

в механизмах точных перемещений, в следящих системах и в ответственных силовых передачах (станкостроение, робототехника, авиационная и космическая техника, атомная энергетика, кузнечно-прессовое оборудование и др.).

Устройство и принцип работы.

При вращении винта шарики увлекаются в движение по винтовым канавкам, поступательно перемещают гайку и, выкатываясь из резьбы, через перепускной канал (канал возврата) возвращаются в исходное положение. Таким образом перемещение шариков происходит по замкнутому внутри гайки контуру. Наиболее распространена конструкция ШВП, в которой
канал возврата соединяет два соседних витка.
ШВП с предварительным натягом.

С целью устранения осевого зазора в сопряжении винт-гайка и повышения тем самым осевой жесткости и точности перемещения ведомого элемента ШВП собирают с
предварительным натягом.
Для передачи с полукруглым профилем резьбы натяг создают установкой двух гаек с последующим относительным их осевым смещением. Относительное смещение гаек осуществляют установкой прокладок между ними или их относительным угловым поворотом. Профиль резьбы и конструкцию гайки (канал возврата шариков, регулирование натяга и т.д.) определяет завод-изготовитель.

НОРМЫ ТОЧНОСТИ

По точностным параметрам ШВП разделяют на позиционные и транспортные

(ОСТ 2 Р31-7-88). Позиционные ШВП позволяют произвести косвенное измерение осевого перемещения в зависимости от угла поворота и хода резьбы винта. В транспортных ШВП перемещения измеряют прямым методом с помощью отдельной измерительной системы, не зависящей от угла поворота винта. Классы кинематической и геометрической точности ШВП должны соответствовать ОСТ 2 РЗ 1-4-88. Согласно этому стандарту установлены классы точности для позиционных (П) и транспортных (Т) ШВП соответственно: П1, ПЗ, П5, П7 и Т1, ТЗ, Т5, Т7, Т9. Т10.

Кинематическую точность

ШВП характеризуют кинематической погрешностью винтовой пары — разностью между действительным и номинальным осевыми перемещениями одной из сопряженных деталей винтовой пары в их относительном движении. Под наибольшей кинематической погрешностью понимают наибольшую алгебраическую разность значений кинематической погрешности винтовой пары в пределах заданной длины осевого перемещения. Зависимость кинематической погрешности винтовой пары от номинального осевого перемещения представлена на рис. 2. Отклонение кинематической погрешности на всей измеряемой длине
l
и резьбы не должно превышать допускаемого значения
е
p
.
V

300р — ширина полосы колебаний кинематической погрешности в пределах 300 мм измеряемой длины резьбы;
V
2πр — ширина полосы отклонения пульсаций кинематической погрешности в пределах одного оборота, т.е. в пределах хода
Р
h резьбы.

Допускаемые значения нормируемых показателей (табл. 5 и 6) регламентированы ОСТ 2 РЗ1-4-88, в котором учтены требования ИСО.

5. Допускаемые значения показателей V

300р и
V
2πр, мм

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШВП

Согласно ОСТ 2 Р31-5-89 качество материалов, обработки и сборки ШВП должно соответствовать ГОСТ 7599-82, а для поставок на экспорт — ОСТ2 Н06-1-86. Радиальный зазор

между винтом и гайкой до создания преднатяга для ШВП с полукруглым профилем должен соответствовать значениям, приведенным в табл. 8. Радиальный зазор измеряют при смещении собранной гайки в радиальном направлении под действием силы, превышающей силу тяжести гайки в 1,5-2 раза. Измерительный наконечник индикатора должен касаться наружной поверхности гайки.

8. Радиальный зазор ШВП до создания преднатяга

Примечание. В знаменателе приведены значения радиального зазора для винтов с разгрузочными канавками (рис. 1,6). Осевая жесткость.

Под осевой жесткостью понимают отношение действующей на передачу осевой силы, приложенной к гаечной группе, к ее осевому перемещению относительно винта при условии, что винт не проворачивается. Значения осевой жесткости должны быть не менее значений, приведенных в табл. 9 и 10. При измерении жесткости корпус гаечной группы и винт удерживают от проворота. На винте закрепляют измерительное приспособление, позволяющее одновременно производить измерения смещения корпуса (гайки) относительно винта в трех равномерно расположенных по окружности точках при помощи датчиков линейного перемещения. К винту прикладывают осевую силу
F .
Значения силы
F ,
прикладываемой к винту при определении осевой жесткости, приведены в табл. 11.
Грузоподъемность.
Значения динамической
С
a и статической
С
0a грузоподъемностей, а также минимальные и максимальные значения момента
Т
хх холостого хода ШВП приведены в табл. 12. Шариковинтовые передачи характеризуются базовой статической осевой
С
0a и базовой динамической осевой
С
a грузоподъемностью. Базовая статическая осевая грузоподъемность
С
0a
—
статическая осевая сила (Н), которая вызывает общую остаточную пластическую деформацию шарика, канавок винта и гайки, равную 0,0001 диаметра шарика.

9. Осевая жесткость корпусных ШВП

Примечания: 1. Жесткость для классов точности Т9 и Т10 не регламентируют. 2. Для исполнения с одной гайкой жесткость не регламентируют, с двумя — согласно приведенным в таблице значениям (при этом гайки заключают в технологический корпус).

10. Осевая жесткость бескорпусных ШВП

Примечание. Жесткость для классов точности Т9 и Т10 не регламентируют.

11. Значения осевой силы F

при определении жесткости ШВП

12. Основные характеристики ШВП

Примечание. Приведенные значения для корпусных ШВП соответствуют исполнениям II, III и IV. Базовая динамическая осевая грузоподъемность Са — осевая сила (Н), которую шариковинтовая передача может воспринимать при базовой долговечности, составляющей 1 миллион оборотов винта. Базовые грузоподъемности соответствуют передаче, выполненной из обычно применяемых сталей [1, 3]. При отличии свойств материала от обычных, а также в зависимости от класса точности, твердости рабочих поверхностей и др. вычисляют значение скорректированной статической С

0
ар
и скорректированной динамической
Сар
грузоподъемности:
С
0
ар=
K0
С
0
а
и
Сар=KСa ,
где
Ко
и
К —
корректирующие коэффициенты (см. с. 798). Момент холостого хода замеряют в контролируемой передаче, установленной в центрах стенда, при вращении винта с частотой 100 мин-1. Все параметры в табл. 9-12 указаны для ШВП с трехконтурными гайками. Для ШВП, имеющих гайки с количеством контуров 1, 2, 4, 5 или 6 значения осевой жесткости, статической грузоподъемности должны быть уменьшены в 3; 1,5; 0,75; 0,6 или 0,5 раза соответственно. Значения динамической грузоподъемности должны быть уменьшены в 2,57; 1,42; 0,78; 0,64 или 0,55 раза соответственно. В ШВП с вкладышами, установленными в окна гаек с помощью элементов ориентации, совмещающими канал возврата с резьбой гайки в зоне контакта шариков с гайкой, динамическая грузоподъемность выше в 1,02 раза, а долговечность — 1,06 раза. Значения критической осевой силы должны соответствовать ОСТ 2 Н62-6-85.
ШВП с предварительным натягом.
С целью устранения осевого зазора в сопряжении винт-гайка и повышения тем самым осевой жесткости и точности перемещения ведомого элемента ШВП собирают с
предварительным натягом.
Передачи, применяемые в станкостроении, выполняют с натягом; они состоят из двух гаек, каждая из которых имеет по три рабочих витка. Перепускные каналы в специальных вкладышах соединяют два соседних витка. Шарики в этом случае разделены на три циркулирующие группы. Профиль резьбы —
полукруглый.
Натяг создают относительным осевым смещением гаек, которое осуществляют
установкой .прокладок
между ними или их относительным
угловым поворотом.
В последнем случае соединение гаек с корпусом выполняют зубчатыми муфтами, у которых наружные зубья нарезаны на фланцах гаек, а внутренние — на корпусе. Числа зубьев муфт отличаются на единицу, что позволяет поворачивать гайку одну относительно другой на малый угол, осуществляя осевое смещение на очень малую величину. Если число зубьев на фланце одной из гаек
z
, а на фланце другой (
z
+1), то поворот обеих гаек в одну сторону на
k
зубьев приводит при шаге
Р
к их осевому смещению на Δ = Pk / [
z
(
z
+ 1)] Например, при
z
=92,
P
=10 мм и
k
=1 имеем Δ =1,2 мкм. Поворот гаек выполняют вне винта на специальной оправке — трубе с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру резьбы винта по впадинам, после чего гайки вместе с корпусом навинчивают на винт.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Технические требования на основные детали шариковинтовых передач, применяемых в станкостроении, установлены ОСТ 2 Р31-5-89 (табл. 13). Нормы точности винта — по ОСТ2 Р31-4-88.

13. Технические требования на основные детали ШВП

Примечания: 1. Термообработка по РТМ2 МТ11-1-81. 2. Для шариков степень точности 20 по ГОСТ 3722-81. 3. Разноразмерность шариков в одной передаче не более 0,001 мм 4. Отклонение среднего диаметра шариков при D

ω < 5 мм — ±0,0025 мм; 2)
D
ω ≥ 5 мм ±0,0050 мм Винты изготовляют также из сталей марок ХВГ и 7Г2ВМ с объемной закалкой, стали марки 8ХВ с закалкой при индукционном нагреве, стали марки 20ХЗМВФ с азотированием. Для гаек применяют сталь марки ХВГ с объемной закалкой и цементуемые стали марок 18ХГТ, 12ХНЗА, 12Х2Н4А. Шарики изготовляют из хромистой стали марки ШХ20СГ. Материалы винта, гайки и тел качения должны обеспечить твердость рабочих поверхностей не ниже 61 НКСэ. Полость гайки при сборке заполняют пластичным смазочным материалом марки ЦИАТИМ-201 или ЦИАТИМ-203. Передачи требуют хорошей защиты от загрязнений. Наиболее часто применяют гармоникообразные меха, телескопические кожухи и съемники загрязнений — пластмассовые уплотняющие гайки с двумя-тремя выпуклыми витками по профилю канавок. Съемники загрязнений крепят к каждому торцу основной гайки.

НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

Номенклатура показателей качества, используемых при оценке уровня качества ШВП, применяемых в металле- и деревообрабатывающих станках, участках, линиях, комплексах, промышленных роботах и кузнечно-прессовом оборудовании, установлена ОСТ 2 РЗ1-6-87. Классификационные группы.

Различают следующие группы ШВП: с предварительным натягом; без предварительного натяга (передачи с зазором). Номенклатура показателей качества продукции, обозначения и характеризуемые свойства должны соответствовать приведенным в табл. 14. В этой же таблице приведены данные по применяемости показателей качества ШВП в научно-технической документации. Соответствующие знаки означают: «+» — применяемость; «±» — ограниченную применяемость; «-» — неприменяемость показателя качества. Для передач с натягом показатели 1.4, 1.5, 1.7 и 1.11 являются основными, показатель 1,10 не применяют, показатели 1.3, 1.8, 1.9 и 1.12 имеют ограниченную применяемость. Для передач с зазором основные показатели — 1.4, 1.10, показатели 1.5-1.9, 1.11 не применяют, показатель 1.3 имеет ограниченную применяемость. Номенклатура показателей качества может быть дополнена или видоизменена введением других показателей качества, которые отражают особенности конструкции или уточняют показатели, приведенные в табл. 14. Так, показателем технической эффективности могут служить показатели
е
p,
V
ир ,
V
зоор ,
V
2πр кинематической точности, характеризующие точность (нестабильность) позиционирования, а показателем экономичного использования энергии -коэффициент полезного действия
г\,
характеризующий эффективность использования энергии.

Монтаж гайки на винт

В случае раздельной доставки шариковых винтов и шариковых гаек, монтаж винтов должен осуществить квалифицированный персонал. Шариковые гайки должны быть смонтированы только с помощью оправки. При этом можно использовать оправку, входящую в комплект поставки шарико-винтовой передачи. Необходимо выровнять начало винтовой резьбы, чтобы не повредить уплотнение и внутренние части гайки.

В соответствии со стандартом шариковые винты SNR доставляются с установленной гайкой. Демонтаж гайки и шпинделя не допускается(особенно для гаек с преднатягом).

Примечание:

Шлифованные шариковые винты с одинарной или двойной гайкой всегда доставляются с монтированной гайкой, как и катанные винты с двойной гайкой.

Монтаж производится следующим образом:

Навернуть гайку на резьбу с легким осевым нажимом. Затем завинтить гайку на всю длину винта. Снять оправку только когда гайка полностью будет навинчена. Закрепить гайку для предотвращения развинчивания. (использовать резиновую прокладку или зафиксировать опраку по направлению оси)

Важно:

Использовать только оригинальные шарики!

Что делать, если…

шарики слетели во время завинчивания гайки шарико-винтовой пары?

1. Соберите шарики (гайка совместима только с оригинальными шариками) Мощность нагрузки обеспечена даже тогда, когда отсутствует два или три шарика
2. Аккуратно почистите все компоненты
3. Используйте оправку как монтажное приспособление
4. Вставьте шарики обратно
5. Начните с нижнего хода вращения. Вставьте шарики в окружность гайки, оправка предохраняет шарики от выпадания вовнутрь

Важно:

Не помещайте шарики в холостой ход между двумя дефлекторами.

Условия работы ШВП

Ходовой винт с шарикоподшипником работает практически без трения. Нагрузка между винтом и гайкой осуществляется шарикоподшипниками, которые обеспечивают единственный контакт между гайкой и винтом. Узел шарико-винтовой передачи будет работать либо с гайкой, вращающейся вокруг винта, либо с винтом, вращающимся через гайку. На вашем предприятии можно выполнить простую проверку работоспособности:

1. Убедитесь, что винт чистый и слегка смазан маслом.
2. Вручную поверните гайку вокруг фиксированного винта. Гайка должна вращаться плавно, без заедания и зависания. Не следует путать заедание с шариками, которые сжимаются, когда они входят в дорожку качения, проходя под нагрузкой между гайкой и винтом из возвратной системы. Заедание или зависание (трапеция) приводит к скольжению мячей, образованию плоских пятен на шарах, и гайка в конечном итоге блокируется. В тяжелых случаях шарики скольжения могут повредить дорожки качения винта и не подлежат ремонту.