Шарико-винтовая передача движения

Резьба и расчет

Кроме того, что существует несколько видов системы, имеется также несколько типов резьбы для гайки и винта. Если необходимо обеспечить наименьшее трение между деталями, то используется прямоугольный вид

Однако тут очень важно отметить, что технологичность этого типа соединения довольно низкая. Другими словами, нарезать такую резьбу на резьбофрезерном станке невозможно

Если сравнивать прочность прямоугольной и трапецеидальной резьбы, то первая значительно проигрывает

Из-за этого распространение и использование прямоугольной резьбы в винтовой передаче сильно ограничено

Если сравнивать прочность прямоугольной и трапецеидальной резьбы, то первая значительно проигрывает. Из-за этого распространение и использование прямоугольной резьбы в винтовой передаче сильно ограничено.

По этим причинам, основным типом, который используется для устройства передаточных винтов, стала трапецеидальная резьба. У того типа имеется три вида шага — мелкий, средний, крупный. Наибольшую популярность заслужила система со средним шагом.

Расчет винтовой передачи сводится к расчету передаточного соотношения. Формула выглядит следующим образом: U=C/L=pd/pK. С — это длина окружности, L — ход винта, p — шаг винта, K — число заходов винта.

Точность ШВП

Высокоточные винты обычно дают погрешность порядка 1-3 микрон на 300 мм хода, и даже точнее. Заготовки под такие винты получают грубой механоообработкой, затем заготовки закаливаются и шлифуются до кондиции. Три шага строго обязательны, т.к. температурная обработка сильно меняет поверхность ШВП.

Hard-whirling это сравнительно новая технология металлообработки, которая минимизирует нагрев заготовки в процессе, и может произвести точные винты из закаленной заготовки. Инструментальные винты ШВП обычно достигают точности 250 нм на сантиметр. Они изготавливаются фрезеровкой и шлифовкой на сверхточном оборудовании с контролем специализированным оборудованием субмикронной точности. Аналогичным оборудованием оснащены линии по производству линз и зеркал. Такие винты обычно изготавливаются из Инвара или других инварных сплавов, чтобы минимизировать погрешность, вносимую тепловым расширением винта.

Область применения

ШВП получили широкое распространение во многих отраслях промышленности: станкостроение, робототехника, сборочные линии и транспортные устройства, комплексные автоматизированные системы, деревообработка, автомобилестроение, медицинское оборудование, атомная энергетика, космическая и авиационная промышленность, военная техника, точные измерительные приборы и многое другое. Несколько примеров использования этих узлов:

• Приводы подач станков с ЧПУ. Первый серийно выпускаемый в СССР обрабатывающий центр ИР-500 имел 3 координаты обработки. Современные системы содержат значительно большее количество линейных приводов. Например, многошпиндельные автоматы продольного точения Tornos серии MULTI SWISS имеют 14 управляемых осей.
• Перемещение поршня-рейки рулевого механизма автомобилей (МАЗ, КАМАЗ, Газель).
• Вертикальное перемещение каретки производственного 3D-принтера VECTORUS серий iPro и sPro.

Системы рециркуляции шариков

Важным конструктивным элементом можно назвать систему рециркуляции шариков. Она отличается следующими характерностями:

1. Шарики меняют собственное положение в каналах резьбы гайки и специализированных дорожках для бега винта. При этом они отличаются верными размерами. Во время изготовления шариков применяется сталь с большим уровнем стойкости к износу. В другом случае может возникнет люфт, который плохо проявится на эксплуатационных качествах шарико-винтовой передачи.
2. Если не применять специализированную систему, то в конце хода шарики просто бы выбегали из конструкции наружу. Собственно поэтому при разработке конструкции постоянно применяются системы возврата.
3. Внешняя система представлена железной трубкой, которая соединяет входное и отверстие для выхода. Система внутреннего типа предоставлена каналами, нарезаемыми вблизи винта.

В наши дни обширное распространение получил вариант выполнения, при котором движение шариков закольцовано. Благодаря этому обеспечиваются самые лучшие условия эксплуатации устройства.

Преимущества шарико-винтовых передач.

Низкий коэффициент трения ШВП обуславливает низкую диссипацию и высокий КПД передачи – намного выше, чем у любых других аналогов. КПД самых распространенных шариковых пар может превышать 90% по сравнению с максимальными 50% для метрических и трапецеидальных ходовых винтов. Практические отсутствующее скольжение значительно увеличивает срок службы ШВП, что снижает простой оборудования при ремонте, замене и смазке частей. Все это в сочетании с некоторыми другими преимуществами, такими как более высокой достигаемой скоростью, сниженными требованиями к мощности электропривода винта, может быть существенным аргументом в пользу ШВП в противовес его высокой стоимости.

Конструкция и принцип действия

Передачи вращательного движения	Изображение
Зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении: колесо, расположенное на передающем вращение валу, называется веду­щим, а на получающем вращение — ведомым. Меньшее из двух колес со­пряженной пары называют шестернёй; большее — зубчатым колесом. Ведущий вал, на котором расположено зубчатое колесо, приводится в движение двигателем. Зубчатое колесо входит в зацепление с шестерней на ведомом валу, благодаря чему ему сообщается вращательное движение.
Червячная передача состоит из червяка (винта) и червячного колеса, которые находятся в зацеплении. Ведущим чаще всего является червяк, ведомым — червячное колесо. Валы, на которых расположены элементы червячной передачи, обычно скрещиваются под углом 90°. Как правило, червяк соединяется при помощи муфты с электродвигателем, а вал червячного колеса соединяется с устройствами, которым он и передает необходимое вращение.
Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов и закреплённого на них ремня (одного или нескольких). Двигатель приводит в движение вал, на котором находится ведущий шкив. За счёт силы трения между ремнем и ведущим шкивом начинает вращаться ведомый шкив.
Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звёздочки (колес с зубьями) и цепи с подвижными звеньями, закреплённой на них. Вал с ведущей звёздочкой приводится в движение, цепь передаёт вращение ведомой звёздочке, также расположенной на валу.
Передачи возвратно-поступательного движения	Изображение
Реечная передача состоит из зубчатой рейки и зубчатого колеса, находящихся в зацеплении. Двигатель приводит в движение вал с зубчатым колесом. При каждом обороте колеса зубчатая рейка перемещается прямолинейно-поступательно.
Винтовая передача состоит из винта и гайки. При вращении винта гайка перемещается поступательно. Винтовые передачи разделяют на передачи скольжения (винт-гайка скольжения) и передачи качения (винт-гайка качения или шарико-винтовая пара). Основное их различие — в передачах качения применяются тела качения, уменьшающие трение при перемещении и обеспечивающие плавность хода.Принцип действия винт-гайки скольжения: винт начинает вращаться благодаря двигателю. Благодаря силам скольжения гайка перемещается по резьбе винта поступательно.Принцип действия винт-гайки качения: при вращении винта тела качения (например, шарики) вовлекаются в движение по винтовым канавкам, поступательно перемещают гайку и через перепускной канал (канал возврата) возвращаются в исходное положение.	Винт-гайка скольжения Винт-гайка качения

Резьба и расчет

Кроме того, что существует несколько видов системы, имеется также несколько типов резьбы для гайки и винта. Если необходимо обеспечить наименьшее трение между деталями, то используется прямоугольный вид

Однако тут очень важно отметить, что технологичность этого типа соединения довольно низкая. Другими словами, нарезать такую резьбу на резьбофрезерном станке невозможно

Если сравнивать прочность прямоугольной и трапецеидальной резьбы, то первая значительно проигрывает

Из-за этого распространение и использование прямоугольной резьбы в винтовой передаче сильно ограничено

Если сравнивать прочность прямоугольной и трапецеидальной резьбы, то первая значительно проигрывает. Из-за этого распространение и использование прямоугольной резьбы в винтовой передаче сильно ограничено.

По этим причинам, основным типом, который используется для устройства передаточных винтов, стала трапецеидальная резьба. У того типа имеется три вида шага – мелкий, средний, крупный. Наибольшую популярность заслужила система со средним шагом.

Расчет винтовой передачи сводится к расчету передаточного соотношения. Формула выглядит следующим образом: U=C/L=pd/pK. С – это длина окружности, L – ход винта, p – шаг винта, K – число заходов винта.

Область применения

ШВП получили широкое распространение во многих отраслях промышленности: станкостроение, робототехника, сборочные линии и транспортные устройства, комплексные автоматизированные системы, деревообработка, автомобилестроение, медицинское оборудование, атомная энергетика, космическая и авиационная промышленность, военная техника, точные измерительные приборы и многое другое. Несколько примеров использования этих узлов:

• Приводы подач станков с ЧПУ. Первый серийно выпускаемый в СССР обрабатывающий центр ИР-500 имел 3 координаты обработки. Современные системы содержат значительно большее количество линейных приводов. Например, многошпиндельные автоматы продольного точения Tornos серии MULTI SWISS имеют 14 управляемых осей.
• Перемещение поршня-рейки рулевого механизма автомобилей (МАЗ, КАМАЗ, Газель).
• Вертикальное перемещение каретки производственного 3D-принтера VECTORUS серий iPro и sPro.

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

Плавающий – плавающий	λ=3.14	f=9.7
Жесткий — плавающий	λ=3.927	f=15.1
Жесткий — жесткий	λ=4.730	f=21.9
Жесткий — свободный	λ=1.875	f=3.4

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.

Шариковые винтовые передачи (ШВП) SBC

Шариковая винтовая передача – наиболее распространенная разновидность передачи винт-гайка качения (винтовая пара с промежуточными телами качения: шариками или роликами).

Функционально ШВП (шарико-винтовая передача) служит для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (и наоборот). ШВП обладает всеми основными техническими преимуществами передачи винт-гайка скольжения, и при этом не имеет ее главных недостатков, таких как низкий КПД, повышенные потери на трение, быстрый износ.

Конструктивно ШВП состоит из винта и гайки с винтовыми канавками криволинейного профиля. Канавки служат дорожками качения для размещенных между витками винта и гайки шариков. Перемещение шариков происходит по замкнутой траектории – при вращении винта шарики вовлекаются в движение по винтовым канавкам, поступательно перемещают гайку и через перепускной канал (канал возврата) возвращаются в исходное положение. Каналы возврата выполняются в специальных вкладышах, которые вставляются в соответствующее окно гайки, по числу рабочих витков.

При работе передачи шарики, пройдя по винтовой канавке на винте свой виток, выкатываются из резьбы в перепускной канал вкладыша, переваливают через выступ резьбы и возвращаются в исходное положение на тот же или на соседний (в зависимости от конструкции) виток. Для передач с многозаходной резьбой применяется особый тип исполнения гайки.

Число рабочих витков в ШВП обычно составляет от 1 до 6. Большее число витков применяется только в сильно нагруженных передачах, например, тяжелых станков.

Основные достоинства шариковинтовой передачи:

• малые потери на трение;
• высокая нагрузочная способность при малых габаритах;
• размерное поступательное перемещение с высокой точностью;
• высокое быстродействие;
• плавный и бесшумный ход.

К недостаткам шариковинтовой передачи можно отнести:

• сложность конструкции гайки;
• ограничение по длине винта (из-за накапливаемой погрешности);
• ограничение по скорости вращения винта (из-за вибрации);
• высокую стоимость (исполнения с шлифованным винтом).

Высокоточные ШВП (шарико-винтовые передачи) производства SBC

SBC Linear Co., Ltd (Сеул, Корея) – крупнейший азиатский производитель систем и компонентов линейных перемещений.

Продуктовая линейка компании включает рельсовые направляющие качения, цилиндрические линейные направляющие и линейные подшипники, линейные модули, системы роликовых направляющих и т. д. Отдельную товарную группу составляют высокоточные шлифованные ШВП и катаные ШВП, изготовленные по PSF-технологии.

SBC выпускает 4 серии шариковинтовых передач, которые различаются по конструкции гайки и шагу винта*, точности исполнения и доступным типоразмерам.

Серия STK. Диаметр винта – от 16 до 80 мм. Стандартный шаг винта – 5 мм (с увеличением диаметра винта возрастает до 10 мм и до 15 мм). Прецизионная фланцевая гайка. Классы точности – C5. Может поставляться с преднатягом и без него.

Серия SLK. Диаметр винта – от 16 до 62,5 мм. Фланцевая гайка с шагом от 10 до 40 мм в зависимости от типоразмера. Классы точности – C5. Может поставляться с преднатягом и без него.

Серия ZG. Диаметр винта – от 16 до 80 мм. Безфланцевая гайка с метрической резьбой по внешней поверхности. Стандартный шаг винта – 5 мм (с увеличением диаметра винта возрастает до 10 мм и до 15 мм). Классы точности – C5. Может поставляться с преднатягом и без него.

Серия MBS. Диаметр винта – от 6 до 12 мм. Фланцевая гайка с коротким шагом (от 1 до 5 мм). Классы точности – C5. Может поставляться с преднатягом и без него.

Максимальная длина винта для всех ШВП – 6 метров. Винты поставляются с предварительно обработанными концами (на выбор предлагаются несколько стандартных типов высокоточной обработки). Для нестандартных решений возможна обработка концов по ТЗ заказчика.

Для монтажа ШВП в машину или механизм предусмотрен достаточно большой выбор концевых опор, в т. ч. на подшипниках.

Все данные для расчета технических параметров и методика подбора ШВП для конкретных условий приведены в каталоге продукции.

ШВП (шарико-винтовые передачи) производства SBC рекомендованы к использованию в следующих отраслях промышленности:

• точное машиностроение;
• станкостроение;
• приборостроение;
• медицинская техника;
• подъемно-транспортное оборудование;
• научное и лабораторное оборудование;
• упаковочное оборудование;
• оборудование для пищевой промышленности;
• оборудование для химической промышленности.

*Шаг винта – перемещение по оси (в мм), которое гайка совершает за один оборот.

Документация по ШВП

ШВП, опоры, обработка концов 07.02.2021

Характеристики ШВП для оборудования с ЧПУ

Как раньше было отмечено, очень часто рассматриваемый привод используется для обеспечения хорошей работы станка ЧПУ. Ключевыми свойствами можно назвать такие моменты:

Протяженность ходового стержня. Как говорит практика, во многих случаях достаточно стержня длиной около 2-х метров. Очень нежелательно проводить установку варианта выполнения с большой длиной, так как оказываемая нагрузка будет причиной деформации и снижения ключевых рабочих свойств. Линейное скоростное передвижение

При изготовлении станков с числовым программным управлением уделяют внимание тому, чтобы важные элементы перемещались с большой скоростью. Благодаря этому значительно увеличивается КПД и скорость обработки, а еще становится шире область использования устройства

Наиболее основными параметрами можно назвать диаметр и шаг винта

Конкретно данные характеристики формируют то, какая нагрузка может оказываться на устройство. При изготовлении довольно достаточно внимания уделяют точности. Данный показатель может варьировать в диапазоне от С1 до С10.

Мотор может передавать вращение напрямую или через предохранительные детали, например, специализированные муфты. Они дают возможность значительно уменьшить вероятность возникновения недостатков.

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

В однозаходных винтах шарики могут прокатываться несколько витков прежде, чем выйдут в канал для рециркуляции. В расчете грузоподъемности ШВП учитывается количество шариков, находящихся в зацеплении, без учета шариков, находящихся в канале для их рециркуляции. Винты ШВП рассчитаны на осевую нагрузку, а сопротивление радиальным нагрузкам по большей части обеспечивается связью с линейными направляющими подвижного узла.

Для определения размеров электродвигателя, важным является необходимый крутящий момент, который в большей степени зависит от осевой нагрузки на винт. Здесь необходимо учитывать не только силу резания, но и силу для перемещения узла, силу трения. Максимальный крутящий момент возникает в момент ускорения.

Основные характеристики ШВП

К основным характеристикам ШВП относят: 1. Диаметр винтовой канавки (D). 2. Шаг винтовой канавки (P). 3. Диаметр шариков (d), часто его выбирают равным d=6*P 4. Ход за 1 оборот, в однозаходных винтах ход равен шагу. 5. Однозаходный или многозаходный. 6. Класс точности. 7. Стартовый крутящий момент. 8. Шумность. 9. Угол винтовой канавки.

Класс точности ШВП определяет: точность шага, шероховатость, допуски размеров, люфт, шумность, стартовый крутящий момент и т.д. Про класс точности можно почитать здесь (рекомендуется знать).

Класс точности ШВП

ШВП разделяют на две основные группы это ШВП транспортной группы и позиционной группы. Они имеют различное применение, а соответственно и различные, предъявляемые к ним требования, в том числе классы точности. Как правило ШВП транспортной группы менее точные и в них присутствует бОльший люфт. Более подробно про классы точности ШВП можно почить здесь (оч. рекомендуется).

Опоры ШВП

Особое внимание необходимо уделить опорам ШВП, ненадежность данных узлов может снизить достоинства даже самой жесткой и точной ШВП. По расположению они подразделяются на вертикальные (BK и BF) и горизонтальные (FK и FF)

Существуют и другие серии, но для понимания вопроса нам достаточно BK, BF. Более детально про опоры ШВП можно почитать здесь (оч. рекомендуется).

Изготовление ШВП

Преднатяг ШВП

Для повышения точности ШВП осуществляют предварительный натяг ШВП или преднатяг ШВП, т.е. гарантированно выбираются зазоры между гайкой и винтом ШВП, создается дополнительная нагрузка или натяг в ШВП. Тема достаточно большая, поэтому подробнее можно узнать об этом здесь (оч. рекомендуется).

Какие масла подойдут для ШВП

Среди отечественных смазок, подразделяющихся на литиевые, бариевые и углеводородные, самыми популярными считаются литиевые, с совокупностью ценных эксплуатационных качеств. Поэтому литиевые смазки получили всеобщее признание в мире, как идеальные. В их числе Литол-24 – средство представляет мягкую мазь, имеющую вишневый или же коричневый цвет. К этому классу смазок относятся ШРУС-4 и Фиол-2У.

А как насчет «Циатим-201»? Эту многоцелевую смазку, сохраняющую свои свойства при низкой температуре – до – 60°С, применяют в узлах трения, скольжения и качения. Благодаря этому, ее применяли на Крайнем Севере.

Но эта литиевая смазка механически нестабильна. Лучше предпочесть несколько зарубежных аналогов этой смазки: BP Energrease, Mobil Мobiltemp, AeroShell Grease, Teboil 0-Grease. Есть аналоги и среди отечественных средств – Зимол, Эра, Лита, МС-70 и другие.

В процессе ухода за ШВП применяют Molykote Multilub – многофункциональную смазку, изготовленную из минерального масла, а литиевое мыло взято в качестве загустителя. Её главные достоинства:

• повышенная несущая способность;
• низкая летучесть масла;
• хорошая стойкость к процессу окисления;
• наличие среди компонентов противозадирных присадок;
• смазанные нею узлы, работают длительное время без ремонта и дополнительных смазок.

Продукт выпускается в расфасовке 100 и 400 г, 1, 5, 20, 50 и 180 кг.

Если внимательно прочесть техническую документацию (а это нужно делать обязательно), можно узнать о расширенной сфере применения Molykote Multilub:

• линейные подшипники станков;
• смазка хорошо ложится на подшипниках шпинделей, направляющих;
• нею можно смазывать различные узлы трения;
• смазываются подшипники у электродвигателя и вентилятора, зубчатая передача (открытая и закрытая), шпоночные соединения.

И это далеко не все преимущества масла.

Ещё один отличный продукт фирмы Molykote

Фирмой Molykote (Нидерланды) производится также дисперсия Multigliss Spray в упаковке 400 мл, что удобно для частного лица, имеющего дома единственный станок с ЧПУ. А предприятия с большим парком покупают расфасовку 5 л.

Для крупных предприятий отрасли, где станки в большом количестве, есть смысл приобретать дисперсию Molykote Multigliss, объёмом 200 л. Кстати, большая расфасовка не всегда есть в наличии, поэтому стоит на сайте заказать уведомление о её поступлении на склад.

Конструкция и принцип действия

Передачи вращательного движения	Изображение
Зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении: колесо, расположенное на передающем вращение валу, называется веду­щим, а на получающем вращение — ведомым. Меньшее из двух колес со­пряженной пары называют шестернёй; большее — зубчатым колесом. Ведущий вал, на котором расположено зубчатое колесо, приводится в движение двигателем. Зубчатое колесо входит в зацепление с шестерней на ведомом валу, благодаря чему ему сообщается вращательное движение.
Червячная передача состоит из червяка (винта) и червячного колеса, которые находятся в зацеплении. Ведущим чаще всего является червяк, ведомым — червячное колесо. Валы, на которых расположены элементы червячной передачи, обычно скрещиваются под углом 90°. Как правило, червяк соединяется при помощи муфты с электродвигателем, а вал червячного колеса соединяется с устройствами, которым он и передает необходимое вращение.
Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов и закреплённого на них ремня (одного или нескольких). Двигатель приводит в движение вал, на котором находится ведущий шкив. За счёт силы трения между ремнем и ведущим шкивом начинает вращаться ведомый шкив.
Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звёздочки (колес с зубьями) и цепи с подвижными звеньями, закреплённой на них. Вал с ведущей звёздочкой приводится в движение, цепь передаёт вращение ведомой звёздочке, также расположенной на валу.
Передачи возвратно-поступательного движения	Изображение
Реечная передача состоит из зубчатой рейки и зубчатого колеса, находящихся в зацеплении. Двигатель приводит в движение вал с зубчатым колесом. При каждом обороте колеса зубчатая рейка перемещается прямолинейно-поступательно.
Винтовая передача состоит из винта и гайки. При вращении винта гайка перемещается поступательно. Винтовые передачи разделяют на передачи скольжения (винт-гайка скольжения) и передачи качения (винт-гайка качения или шарико-винтовая пара). Основное их различие — в передачах качения применяются тела качения, уменьшающие трение при перемещении и обеспечивающие плавность хода.Принцип действия винт-гайки скольжения: винт начинает вращаться благодаря двигателю. Благодаря силам скольжения гайка перемещается по резьбе винта поступательно.Принцип действия винт-гайки качения: при вращении винта тела качения (например, шарики) вовлекаются в движение по винтовым канавкам, поступательно перемещают гайку и через перепускной канал (канал возврата) возвращаются в исходное положение.	Винт-гайка скольжения Винт-гайка качения

Типы гаек по способу создания предварительного натяга

Натяг при помощи проставки.

Для создания натяга между двух гаек вставляется регулировочная проставка нужной толщины. Изменением толщины проставки можно регулировать величину предварительного натяга. Этот способ создания натяга имеет длину примерно в 3,5-4,5 шага ШВП.

Предварительный натяг со смещением

— более компактный способ, чем при использовании двойной ходовой гайки, обеспечивает создание предварительного натяга за счет изменения шага резьбы гайки без использования регулировочной проставки. Этот способ создания натяга имеет длину примерно в 0,5 шага ШВП.

Создание предварительного натяга с постоянным давлением

обеспечивается установленной по центру гайки пружинной конструкцией. Этот способ создания натяга имеет длину примерно в 4 шага ШВП.

В остальных случаях натяг может регулироваться подбором шариков большего или меньшего диаметра.

Вращающаяся гайка

И в завершение отдельно остановимся на таком виде гайки, как вращающаяся гайка. Обычно вращается винт, а гайка закреплена на подвижных элементах станка, но в случае вращающейся гайки все наоборот – винт неподвижен, крутится гайка. В принципе это обычная гайка ШВП, но установленная в специальном корпусе через подшипники. Корпус крепится к деталям станка, а гайка вращается внутри него на подшипниках. Еще она имеет посадочное место, на которое устанавливается шкив, чтоб мотор мог крутить гайку через зубчатый ремень.

Вращающаяся гайка обычно применяется с длинными винтами, например там, где по каким-либо причинам не подходит реечный привод. Если раскрутить длинный винт до высоких оборотов, то его просто напросто размотает как скакалку, а станок будет трясти вплоть до убегания с места. Один их способов решения этой проблемы – вращающаяся гайка.

Технические характеристики

Планируя купить ШВП для ЧПУ станка или другого оборудования, важно учесть следующие характеристики:

1. Класс точности. По DIN ISO прецизионные шлифованные ШВП классифицируются от С0 до С5 (соответствует диапазону 3,5–18 мкм), прецизионные катанные – относятся к классу С6 (от 23 мкм), транспортные катанные – С7–С10 (от 50 мкм). Этот параметр рассчитывается как отклонение гайки по отношению к винту на участке в 300 мм. Зависит он от параметров резьбы, люфта, шероховатости, допусков по размерам, температурного диапазона, стартового крутящего момента.
2. Шаг резьбы – бывает в диапазоне 1,5–50 мм. С его возрастанием растет предельная скорость, но снижается точность позиционирования, и уменьшается осевое усилие.
3. Диаметр и угол резьбы.
4. Однозаходный или многозаходный вариант, количество шариков в зацеплении – влияет на грузоподъемность ШВП.
5. Диаметр шариков.
6. Для моделей с зазором – метод преднатяга и регулировки ШВП.
7. Начальный крутящий момент.
8. Жесткость. При недостатке жесткости ШВП в станках с меняющейся нагрузкой есть риск утраты рабочего хода. А излишняя жесткость приводит к интенсивному трению и нагреву, в результате чего повышается расход смазки, и ускоряется износ передачи.
9. Размеры – конструкция должна быть достаточно жесткой и прочной при компактных размерах. Стандартные ШВП производятся длиной до 3000 мм и имеют диаметр винта 16–125 мм.
10. Шумность.

Системы возврата мяча [ править ]

Циркулирующие шарики перемещаются внутри формы резьбы винта и гайки, а шарики рециркулируют через различные типы возвратных механизмов. Если бы у шариковой гайки не было возвратного механизма, шарики выпадали бы из конца шариковой гайки, когда достигли конца гайки. По этой причине было разработано несколько различных методов рециркуляции.

На внешней шариковой гайке используется штампованная труба, которая захватывает шарики с дорожки качения с помощью небольшого пальца. Шарики перемещаются внутри трубы и затем возвращаются обратно в дорожку качения резьбы.

Внутренняя шариковая гайка с пуговицами имеет обработанный или литой возвратный механизм, который позволяет шарикам выходить из дорожки качения и перемещать одну резьбу, а затем снова входить в дорожку качения.

В шариковой гайке возврата торцевой крышки используется колпачок на конце шариковой гайки. Колпачок предназначен для захвата шариков из конца гайки и направления их в отверстия, просверленные поперек шариковой гайки. Дополнительная крышка на другой стороне гайки направляет шарики обратно в дорожку качения.

Возвращающиеся шарики не подвергаются значительной механической нагрузке, а обратный путь может включать литые под давлением пластмассовые детали с низким коэффициентом трения .

Типы гаек ШВП

Шариковые гайки бывают:

1. По методу создания резьбы – катанные и шлифованные. В 1 случае резьба наносится по методу холодной накатки, а во 2-м – по технологии нарезки и многоэтапной шлифовки. Шлифованные изделия обеспечивают более высокую точность позиционирования, но и цена у них выше.
2. По типу конструкции – состоящие из 1-й или 2-х частей.
3. С фланцем и без фланца.
4. Подвижные и неподвижные – в зависимости от места крепления подвижного узла (на гайке или на винте).
5. С шагом резьбы в диапазоне 1,5–50 мм. При большом шаге резьбы выше скорость, но ниже точность позиционирования, и есть риск самопроизвольного движения гайки.
6. Разных классов точности – от С0 до С10, в зависимости от погрешности позиционирования гайки при ее движении вдоль винта (3,5–50 мкм).
7. По назначению – транспортные и прецизионные, в зависимости от обеспечиваемой точности позиционирования. Транспортные модели используются в прессах, подъемниках и другом оборудовании, не требующем высокоточного позиционирования. В остальных случаях, включая медоборудование и станки с ЧПУ, используются винты и гайки ШВП прецизионного типа.
8. В зависимости от рабочих условий – модели с зазором и с преднатягом. Для устранения зазора по оси, повышения жесткости и получения более точных перемещений ШВП с зазором собираются с предварительным натягом. Он реализуется использованием шариков увеличенного диаметра или установкой в общем корпусе 2-х гаек с дальнейшим осевым смещением и возможностью регулировки натяга.
9. По типу передачи шариков – стандартные, нестандартные и высокоскоростные. В стандартных гайках происходит внутренняя передача шариков в гнезде или рессоре передачи. В нестандартных моделях реализована наружная передача шариков в перепускном канале. Для высокоскоростных гаек характерна особая конструкция торцевых крышек, и шарики перекатываются по продольному аксиальному отверстию.
10. По размерам гайки ШВП бывают стандартной, миниатюрной и скоростной серии.