EN
AR
BG
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RU
ES
SV
TL
ID
UK
VI
HU
TH
TR
FA
AF
MS
SW
GA
CY
BE
KA
LA
MY
TG
UZ
Як асноўны перадачы элемент у прамысловай аўтаматыцы, станкоў з ЧПУ і дакладнага абсталявання, шарыкавыя гвінты вядомыя сваёй высокай эфектыўнасцю, высокай дакладнасцю і доўгім тэрмінам службы. Яны забяспечваюць пераўтварэнне паміж рацыйным рухам і лінейным рухам з мінімальным стратам энергіі, становячыся ключавой гарантый каляровасці і стабільнасці механічных сістэм. У гэтай артыкуле сістэматычна разглядаецца спецыялізаваная інфармацыя пра шарыкавыя гвінты з пункту гледжання вызначэння, канструкцыйнага складу, навуковай класіфікацыі, градацыі дакладнасці, тэхнічных характарыстык і практычнага выбару, што дазваляе вам глыбока зразумець тэхнічную сутнасць гэтага ключавога кампанента.
1. Дакладнае вызначэнне і асноўны прынцып працы Валкі шарыкаў
Шарыкавая перадача (таксама вядомая як шарыкападшыпнікавы вінт) — гэта механічная перадача, якая выкарыстоўвае высокаточныя сталёвыя шарыкі ў якасці рухомых элементаў паміж вінтавым штокам і гайкай для пераўтварэння кручальнага руху вінта ў паўзункавы рух гайкі (або наадварот). У параўнанні з традыцыйнымі трапецыяпадобнымі вінтамі, якія спраць на пашыранне цераз кропленне, кацяночнае церанне паміж сталёвымі шарыкамі і бегавой дарожкай вінта/гайкі значна памяншае каэфіцыент церання, што дазваляе дасягнуць больш высокай эфектыўнасці перадачы і дакладнасці пазіцыянавання.
Асноўны прынцып працы: калі шрубавы вал паварочваецца пад дзеяннем крыніцы магутнасці (напрыклад, серваматора), сталёвыя шарыкі ў бегавой дарожцы гайкі кацяцца па спіральнай жолабе шруба. Пад абмежаваннем прылады вяртання (сістэмы цыркуляцыі шарыкаў) шарыкі бесперапынна цыркулююць паміж шрубам і гайкай, пазбягаючы ўзаемнага здзімоўвання і зносу. Пакуль шарыкі кацяцца, яны рухаюць гайку, забяспечваючы паступальны рух уздоўж восі шруба; нават наадварот, калі на гайку дзейнічае паступальная сіла, яна можа прыводзіць шрубы ў паварот, рэалізуе двухбаковае ператварэнне паміж абаротным і паступальным рухам.
2. Асноўная канструкцыйная кампаноўка Валкі шарыкаў
Поўны зборны выраб шарыковага шруба складаецца з пяці асноўных кампанентаў, кожны з якіх непасрэдна ўплывае на перадачу і тэрмін службы вырабу. Рацыянальнасць канструктыўнага канструявання з'яўляецца асновай забеспячэння высокай дакладнасці і высокай эфектыўнасці:
-
Вінтовы вал : Асноўны кампанент з цяглінай працэсаванай спіральнай бегавой дарожкай, як правіла, выраблены з сталі для падшыпнікаў з высокім зьместам хрома і вугляроду (SUJ2) або лёгаванай канструкцыйнай сталі (SCM440). Пасля закалкі і адпуску, высокаточнага шліфавання і іншых працэсаў мае высокую твэрдасьць (HRC58-62) і якасную апрацоўку паверхні (Ra ≤ 0,2 мкм), што забяспечвае гладкае кацэнне сталёвых шарыкаў і стойкасць да зносу.
-
Гайка : Кампанент, які адпавядае вінтаваму валу, з спіральнай бегавой дарожкай, якая адпавядае ўнутранаму вінту. Матэрыял такі ж, як і ў вінтавога вала, а бегавая дарожка падвяргаецца высокаточнаму шліфаванню для забеспячэння дакладнага ўзаемадзеяння з вінтам. У гайцы таксама прадугледжаны мацавальны інтэрфейс для злучэння з лінейным рухавым кампанентам (напрыклад, сталом).
-
Сталёвыя шарыкі : Рухомыя элементы паміж шрубам і гайкай, як правіла, вырабленыя з высокапрыраднай падшыпнікавай сталёвай шарыку (G10-G3), з дыяметрам талерантнасці ±0,001 мм. Памер і колькасць сталёвых шарыкаў непасрэдна вызначаюць нагрузкавую здольнасць і жорсткасць шарыковага шруба.
-
Прыстаўка вяртання (Сістэма цыркуляцыі шарыкаў) : Ключовы кампанент для ажыццяўлення бесперапыннай цыркуляцыі сталёвых шарыкаў, які можа быць падзелены на ўнутраны і знешні па рэжыме цыркуляцыі. Яго функцыя заключаецца ў тым, каб накіраваць шарыкі, якія праехалі да канца гайкі, назад у пачатковы канец бегавой сцежкі, забяспечваючы бесперапыннасць перадачы. Канструкцыя прыстаўкі вяртання непасрэдна ўплывае на гладкасць ходу і ўзровень шуму шарыковага шруба.
-
Устрояванне для запакавання : Усталёўваецца з абедзвюх бакоў гайкі і на вонкавай акружнасці гайкі, выкарыстоўваецца для прадухілення пападання пылу, металевых ашчуркаў, рэзальных вадкасцей і іншых загрязненняў у напрамную шляху, а таксама для прадухілення пратоку мацальнага алею. Агульныя формы ўщыльнення ўключаюць кантактныя ўшчыльненні (напрыклад, фетровыя кольцы, гумовыя ўшчыльненні) і бязкантактныя ўшчыльненні (напрыклад, лабірынтовыя ўшчыльненні), якія абіраюцца ў залежнасці ад умоваў працы.
3. Навуковая класіфікацыя шарыкавых гвинтоў
Шарыковыя гвинты могуць быць падзелены на розныя тыпы па некалькіх прафесійных вымярэннях. Вызначэнне крытэраў класіфікацыі дапамагае дакладна адпавядаць выраб сцэнару прымянення. Асноўныя метады класіфікацыі ў галіне наступныя:
3.1 Класіфікацыя па рэжыму цыркуляцыі шарыкаў
Гэта найбольш распаўсюджаны метад класіфікацыі, які вызначаецца спосабам цыркуляцыі сталёвых шарыкаў у гайцы:
-
Шарыковы гвинт унутранага цыркулявання : Сталяныя шарыкі рухаюцца ўнутры гайкі. Прыстаўка вяртання — гэта зваротны канал, апрацаваны ўнутры гайкі (звычайна дугавая канава ці наскрозная адтуліна). Сталяныя шарыкі паступаюць у зваротны канал з канца бегавой дарожкі і вяртаюцца да пачатковага канца. Перавагі: кампактная канструкцыя, невялікі аб'ём гайкі, высокая гладкасць руху, нізкі ўзровень шуму (звычайна ≤ 60 дБ), прыдатнасць для высокіх хуткасцей (максімальная хуткасць да 3000 абаротаў у хвіліну). Недахопы: складаная тэхналогія апрацоўкі і адносна высокая кошт. Шырока выкарыстоўваецца ў лічбава-праграмных кіравальных верстатах, дакладнай электроннай апаратуры і іншых высокадакладных сцэнарыях.
-
Зовнешняя цыркуляцыя шарыковага гвинта : Сталяныя шарыкі рухаюцца па-за гайкай. Прылада вяртання — гэта сталёвая трубка ці пластмасавы напрамны жалоб, усталяваны на зовнешняй паверхні гайкі. Сталяныя шарыкі выцягваюцца з бегавой дарожкі гайкі, трапляюць у вяртальную трубку і вяртаюцца да другога канца гайкі. Перавагі: простая тэхналогія апрацоўкі, нізкая кошт, лёгкае тэхнічнае абслугоўванне, можна распрацоўваць з некалькімі кантуратамі для павелічэння колькасці стальных шарыкоў і палепшання нагрузкавытрымальнасці. Недахопы: вялікі аб'ём гайкі, адносна высокі ўзровень шуму пры руху, абмежаваная максімальная хуткасць (звычайна ≤ 2000 абаротаў у хвіліну). Падыходзіць для агульнай аўтаматызаванай тэхнікі, цяжкага абсталявання і іншых сцэнарыяў з невялікімі патрабаваннямі да хуткасці і шуму.
3.2 Класіфікацыя па профілі жалоба вінта
Падзяляецца паводле папярочнага профілю спіральнай бегавой дарожкі на вінце і гайцы, што ўплывае на стан кантакту паміж стальным шарыкам і бегавой дарожкай:
-
Шарыкавы вінт з дугавым жалобам : Паперачны перасек шляху — гэта выгнутая форма з радыусам, крыху большым за радыус сталёвага шара (звычайна 1,02–1,05 ад радыуса сталёвага шара). Перавагі: добры кантактная ўстойлівасць, моцная здольнасць вытрымліваць падоўжныя нагрузкі і моманты апракідання, высокая жорсткасць. Недахопы: плошча кантакту паміж сталёвым шаром і бегавой дарожкай невялікая, таму нагрузкавая здольнасць адносна абмежаваная. Падыходзіць для сцэнарыяў высокай дакладнасці з невялікімі нагрузкаваннямі.
-
Готычны жалабокавы шрубавы цвік : Працяг прамыжка мае форму готычнай аркі (складаецца з двух дуг з процілеглымі радыусамі). Перавагі: сталёвы шарык знаходзіцца ў кантакце з прамыжкам у двух кропках, што дазваляе вытрымліваць як аксіяльныя, так і радыяльныя нагрузкі, а грузапад'ёмнасць складае 1,5–2 разы больш, чым у выпадку з цыркульным жалабом. Недахопы: высокія патрабаванні да дакладнасці апрацоўкі, стан кантакту чулівы да памылак устаноўкі. Прыдатны для сцэнарыяў з вялікай нагрузкай і высокай жорсткасцю, напрыклад, для цяжкіх верстатоў з ЧПУ і гідравлічных прэсаў.
3.3 Класіфікацыя па дакладнасці ходу
Падзел праводзіцца па памылцы ходу (адхіленне фактычнага ходу ад тэарэтычнага), што з'яўляецца асноўным паказчыкам дакладнасці пазіцыянавання шарыковага гвинта. Стандарты класіфікацыі заснаваны на міжнародных стандартах (ISO 3408) і нацыянальных стандартах (GB/T 17587.1-2017):
-
Дакладнасць C1–C5 (Высокая дакладнасць) : Памылка хаду невялікая (памылка ступені C1 ≤ 0,003 мм/300 мм, ступень C5 ≤ 0,012 мм/300 мм), высокая дакладнасць паўтаральнага пазіцыянавання (≤ 0,005 мм). Пасля дакладнай шліфоўкі і тонкай рэгулёўкі прыдатны для выкарыстання ў наддакладным абсталяванні, такім як паўправаднікавыя вакавальныя машыны, пазіцыянеры аптычных прыбораў і дакладныя ЦНК-вобшчы.
-
Ступень дакладнасці C7-C10 (сярэдняя дакладнасць) : Памылка хаду сярэдняя (ступень C7 ≤ 0,025 мм/300 мм, ступень C10 ≤ 0,050 мм/300 мм), што забяспечвае баланс паміж дакладнасцю і коштам. Найбольш распаўсюджаная ступень у прамысловай аўтаматыцы, прыдатная для агульнапрамысловых ЦНК-верстатаў, лінейных мадуль, рукавых робатаў і іншага абсталявання.
-
Ступень дакладнасці C16 (звычайная дакладнасць) : Памылка хаду адносна вялікая (≤ 0,100 мм/300 мм), апрацоўваецца валочэннем, мае высокую вытворчасць і нізкі кошт. Прыдатны для перадачы ў сцэнарыях з нізкай дакладнасцю, напрыклад, звычайныя канвееры, механізмы аўтаматычных дзвярэй і прастыя пад’ёмныя платформы.
3.4 Класіфікацыя па форме ўстаноўкі
Падзел па фіксаванай форме двух канцоў шрубы, што ўплывае на жорсткасць і ход шарыковай гвинтовай пары:
-
Тып «Замацаваны-замацаваны» : Абодва канцы шрубы замацаваныя з дапамогай радыяльна-упорных шарыкападшыпнікаў. Перавагі: найвышэйшая жорсткасць, здольнасць вытрымліваць вялікія аксіяльныя нагрузкі і моманты апракідання, высокая крытычная хуткасць; падыходзіць для доўгіх ходаў, высокіх хуткасцей і сцэнараў з высокай жорсткасцю (напрыклад, у буйных лічбавых станках).
-
Тып «Замацаваны-вольны» : Адзін канец шрубы замацаваны, другі — вольны (без абмежавання падшыпнікамі). Перавагі: прастата ўстаноўкі, магчымасць кампенсацыі цеплавога пашырэння і стиску шрубы падчас эксплуатацыі. Недахопы: нізкая жорсткасць, абмежаваная нагрузкавытрымальнасць; падыходзіць для кароткіх ходаў і нізкіх хуткасцей (напрыклад, у невялікіх электронных прыладах).
-
Тып «Замацаваны-абапёрты» : Адзін канец вінта замацаваны, а другі падтрымліваецца радыяльна-упарным шарыкападшыпнікам. Перавагі: забяспечвае баланс жорсткасці і складанасці ўстаноўкі, здольны вытрымліваць пэўную падоўжную нагрузкі, падыходзіць для сярэдніх хадоў і сярэдніх хуткасцей (напрыклад, у агульных аўтаматызаваных модулях).
4. Асноўныя тэхнічныя паказчыкі шарыкавінтовых перадач
Разуменне асноўных тэхнічных паказчыкаў з'яўляецца ключом да ацэнкі эфектыўнасці шарыкавінтовых перадач і выбару прадуктаў. Галоўныя тэхнічныя паказчыкі ўключаюць наступныя аспекты:
-
Ход (P) : Лінейная адлегласць, на якую гайка зрушваецца ўздоўж восі пры поўным абароце вінта (360°), у міліметрах (мм). Ход непасрэдна вызначае хуткасць перадачы (лінейная хуткасць = ход × хуткасць абароту) і дакладнасць пазіцыянавання. Агульныя значэнні ходу: 5 мм, 10 мм, 20 мм і г.д. Малыя ходы (≤ 5 мм) падыходзяць для высокадакладнага пазіцыянавання, вялікія ходы (≥ 20 мм) — для хуткай перадачы.
-
Дакладнасць ходу : Як ужо згадвалася раней, падзяляецца на класы C1-C16, што з'яўляецца асноўным паказчыкам дакладнасці пазіцыянавання. Пры выбары неабходна падабраць клас дакладнасці ў адпаведнасці з фактычнымі патрабаваннямі да пазіцыянавання абсталявання.
-
Аксіяльная грузапад'ёмнасць : Максімальная аксіяльная сіла, якую можа вытрымаць шарыкавы вінт падчас эксплуатацыі, у ньютанах (Н). Вызначаецца памерам шарыкаў, колькасцю шарыкаў і профілем бегавой дарожкі. Перавышэнне грузапад'ёмнасці прывядзе да хуткага зносу і зніжэння дакладнасці.
-
Цягкісць : Здольнасць супрацьстаяць дэфармацыі пад нагрузкай, уключае аксіяльную і радыяльную жорсткасць. Аксіяльная жорсткасць асабліва важная для дакладнасці пазіцыянавання і можа быць палепшана за кошт павелічэння дыяметра вінта, выбару разумовай формы ўстаноўкі ці папярэдняга натягу.
-
Крытычная хуткасць : Максімальная вуглавая хуткасць, пры якой гвинт не стварае рэзананс падчас работы, у абаротах на хвіліну (аб/хв). Перавышэнне крытычнай хуткасці выкліча моцнае вібрацыі гвинта, што ўплывае на стабільнасць перадачы. Крытычная хуткасць залежыць ад дыяметра, даўжыні і формы ўстаноўкі гвинта.
-
Эфектыўнасць перадачы : Суадносіны выхадной магутнасці да ўваходнай, якая можа дасягаць 90%–98% для кульковых гвінтоў (толькі 30%–50% для трапецыяпадобных гвінтоў). Высокая эфектыўнасць азначае меншыя страты энергіі, што спрыяе захаванню энергіі і памяншэнню нагрузкі на прыводны рухавік.
5. Практычны даведнік па выбары кульковых гвінтоў
Правільны выбар кульковых гвінтоў непасрэдна ўплывае на эксплуатацыйныя характарыстыкі, тэрмін службы і кошт абсталявання. Неабходна камплексна разглядаць наступныя фактары і пазбягаць слёпага імкненні да высокай дакладнасці ці нізкай кошту:
-
Удакладніце патрабаванні да прымянення : Па-першае, вызначце асноўныя патрабаванні да абсталявання, у тым ліку дакладнасць пазіцыянавання (вызначэнне класу дакладнасці), грузапад'ёмнасць (вызначэнне дыяметра шрубу і шагу), хуткасць руху (вызначэнне шагу і крытычнай хуткасці) і ход (вызначэнне даўжыні шрубу і формы ўстаноўкі).
-
Выберыце адпаведны спосаб цыркуляцыі : Для высокахуткіх, бесшумных і зменшаных па памеры прылад выкарыстоўвайце шарыкавыя гвинты з унутранай цыркуляцыяй; для звычайных нагрузкіў і нізкіх коштаў — шарыкавыя гвинты з вонкавай цыркуляцыяй.
-
Падбярыце клас дакладнасці : Для наддакладнага абсталявання, такога як паўправаднікавыя і аптычныя прыборы, выбірайце высокія класы дакладнасці C1-C5; для звычайных ЧПУ-верстатаў і аўтаматызаванага абсталявання — сярэднія класы дакладнасці C7-C10; для перадачы нізкай дакладнасці — агульныя класы дакладнасці C16.
-
Вызначце форму ўстаноўкі : Для доўгіх хадоў і высоцкай жорсткасці абярыце тып «закрэплены-закрэплены»; для кароткіх хадоў і прастых умоў мацавання — тып «закрэплены-свабодны»; для сярэдніх хадоў і збалансаванай жорсткасці з мацаваннем — тып «закрэплены-падтрымліваючы».
-
Улічвайце ўмовы эксплуатацыі : У пыльных, вільготных ці агрэсіўных асяродках абярыце шарыкавыя гвинты з паляпшанымі ўщыльненнямі (напрыклад, лабірынтовыя ўшчыльненні) і антыкарозійнай апрацоўкай паверхні (напрыклад, нікелеванне, храмаванне); у высокатэмпературных умовах — матэрыялы і змашчальнікі, стойкія да высокіх тэмператур.
-
Звяртайце ўвагу на патрабаванні да праднатягу : Для выпадкаў, дзе патрабуецца высокая жорсткасць і адсутнасць люфту (напрыклад, у ЦНК-вобнаўцэнтрах), абярыце шарыкавыя гвинты з праднатягам (распаўсюджаныя метады: праднатаг з двума гайкамі, зрушаны праднатаг, праднатаг па ходу); для звычайных выпадкаў можна абіраць шарыкавыя гвинты без праднатагу, каб скараціць выдаткі.
6. Штодзённае абслугоўванне і парады па падаўжэнні тэрміну службы
Правільнае штодзённае абслугоўванне дазваляе эфектыўна падоўжыць тэрмін службы шарыкавых вінтоў і захаваць іх дакладнасць. Асноўныя пункты абслугоўвання наступныя:
-
Рэгулярнае змашчэнне : Рэкамендуецца рэгулярна дадаваць мацнуючую вазеліну або алею для памяншэння трэння паміж шарыкамі і бегавымі шляхамі. Выбар віду змашчэння залежыць ад хуткасці руху і тэмпературы (пры высокай хуткасці выкарыстоўваецца алею, пры нізкай хуткасці і моцных нагрузкі — вазеліна). Рэкамендуецца праводзіць змашчэнне кожныя 200–500 гадзін працы.
-
Запечваючыя і пылезахоўныя мерапрыемствы : Рэгулярна правярайце стан запечвальных прыстасаванняў, каб яны былі ў добрым стане і працавалі эфектыўна. У часова адчышчайце паверхню вінта і гайкі, каб не дапусціць пападання забрудненняў у бегавы шлях. У жорсткіх умовах эксплуатацыі можна ўстанавіць дадатковыя абарончыя агорткі (напрыклад, тэлескопічныя).
-
Рэгулярная праверка дакладнасці : Выкарыстоўвайце такія інструменты, як індыкатары з кругавым лічыльнікам і лазерныя інтэрферометры, каб перыядычна правяраць дакладнасць пазіцыянавання і памылку паступовага хаду шарыковага вінта. Калі дакладнасць перавышае дапушчальны дыяпазон, нямелка наладзьце або замяніце шарыковы вінт.
-
Уникайце працы з перагрузкай : Строга кантралюйце нагрузкі і хуткасць у межах нарматыўнага дыяпазону шарыковага вінта, каб пазбегнуць ранняга зносу ці пашкоджання, выкліканага перагрузкай і павышанай хуткасцю.
Вывад
Кулькавыя гвинты, як «дакладнае ядро» механічнай перадачы, выконваюць незаменную ролю ў прамысловай аўтаматыцы і высокадакладным абсталяванні. Ад дакладнага вызначэння і структурнага складу да навуковай класіфікацыі і дакладнай градацыі — кожны звязак адлюстроўвае прафесійныя тэхнічныя зместы. Пры выбары і прымяненні кулькавых гвинтоў неабходна камплексна разглядаць патрабаванні прымянення, умовы працы і кошты, а таксама падабраць прадукцыю з адпаведнымі спецыфікацыямі і характарыстыкамі. Адначасова станоўчы штодзённы тэхнічны сэрвіс дазваляе забяспечыць доўгатэрміновую сталую працу кулькавых гвинтоў.
Для інжынераў і тэхнічных работнікаў, якія займаюцца канструяваннем і аўтаматызацыяй машын, глыбокае разуменне ведаў пра шарыковыя гвинты з'яўляецца асновай для паляпшэння эфектыўнасці абсталявання і зніжэння ўзроўню адмоваў. У меры далейшага развіцця прамысловай аўтаматызацыі шарыковыя гвинты будуюць да больш высокай дакладнасці, хуткасці і большай прыстасаванасці да навакольнага асяроддзя, забяспечваючы моцную падтрымку інтарыянальнага абсталявання ў вытворчай галіны.
Змест
- 1. Дакладнае вызначэнне і асноўны прынцып працы Валкі шарыкаў
- 2. Асноўная канструкцыйная кампаноўка Валкі шарыкаў
- 3. Навуковая класіфікацыя шарыкавых гвинтоў
- 4. Асноўныя тэхнічныя паказчыкі шарыкавінтовых перадач
- 5. Практычны даведнік па выбары кульковых гвінтоў
- 6. Штодзённае абслугоўванне і парады па падаўжэнні тэрміну службы
- Вывад