Характеристики шариковинтовых пар

Шариковинтовые передачи применяются в автоматических станках ЧПУ, 3D-принтерах, системах рулевого управления автомобилей. Простейшая конструкция ШВП состоит из винта и гайки, в которую встроены металлические шарики. Благодаря подвижности, шарики служат передаточным звеном от вращения вала в линейное движение гайки. В отдельных случаях гайка и вал могут поменяться местами. Где гайка будет крутиться влево или вправо, соответственно, вал двигается вперед и назад.

Применение шариков вместо традиционной зубчатой винтовой пары позволило конструкторам повысить КПД механизма из-за снижения силы трения. Это происходит так же, как и в подшипниках качения против скользящих опор. Кроме того, передачи ШВП обладают повышенной точностью перемещения, плавностью хода и жесткостью: гайка и зафиксированный механизм не сдвинутся с места от действия побочной силы. В то же время линейное перемещение гайки можно контролировать с погрешностью до микрон, что важно при создании прецизионного оборудования.

Особенности конструкции

Учитывая сложность изготовления винтовой пары, шариковинтовые пары делятся по характеристикам изготовления:

• высокоточные классы: С0 – С5;
• транспортные классы: С7 – С10.

Прецизионные передачи

Высокоточные ШВП изготавливаются с минимальными отклонениями рабочих параметров по стандарту JIS B 1192-1997. Здесь особенное внимание уделяется качеству изготовления винтов, которое проходит в три этапа:

1. Нарезка канавки на валу в токарном станке;
2. Закалка рабочей поверхности;
3. Шлифовка винта.

Последний этап очень важен для конечного результата, так как неправильный нагрев и отпуск металла может изменить геометрию вала, и тот не будет отвечать прецизионному классу. Особенно подвержены изменениям валы, где канавки были накатаны, а не нарезаны резцом.

Точность нарезки канавок и линейность вала позволяет использовать в гайке шарики с сепараторами из полимеров. Тем самым снижается шум при движении, лучше удерживается смазка. Соответствие расчетным параметрам позволяет прецизионным передачам работать с повышенными скоростями и высокой надежностью.

Обычные или транспортные винтовые шариковые передачи

В основном для таких передач используются валы с накатанными канавками. Здесь менее жесткие требования к перемещению гайки. Погрешность хода измеряется в долях миллиметров, а не в градусах поворота винта. Такие передачи используются, зачастую в самодельных станках и оборудовании где не требуется особая точность, например, в усилителях руля.

Гайки ШВП: особенности и виды

Гайки в передачах не менее значимы, чем валы, так как от них зависит долговечность и качества механизма. Ведь чтобы шарики свободно перемещались по канавкам, в тех должно иметься достаточно свободного пространства. А это значит, что будет образовываться люфт. С целью добиться точности хода гайки и не заклинить весь механизм, конструкторы вынуждены применять различные системы натяга шариков и рециркуляции. Именно поэтому гайки различаются по конструкции движения шариков и методикам удаления люфта.

Способы обращения шариков:

• по возвратному каналу;
• с торцевой пластиной.

Гайки с возвратным вкладышем-дефлектором имеют компактную конструкцию. Здесь шарики крутятся по воображаемой восьмерке.

В гайках с торцевыми пластинами шарики движутся по замкнутой спирали. Они больше подходят для скоростных механизмов. Применяются с валами, у которых большой шаг между канавками.

Гайки с натягом для точности хода используются с проставками. Здесь заметно смещение шага резьбы или пружинный прижим.

У вращающихся гаек к корпусу прикрепляется шкив ременной передачи или зубчатая шестерня. Это нужно для передачи крутящего момента линейному движению вала.