Шариковая винтовая передача (ШВП)

Шариковая винтовая передача – составляющая привода, который преобразует линейное движение во вращательное. Данный элемент выступает в качестве исполнительного механизма привода в подвижных столах, суппортах, консолях, шпиндельных головках и т. д. В статье рассмотрены устройство, виды и особенности эксплуатации шарико-винтовой передачи.

Чем ШВП лучше винтовой гайки

• Повышенная точность и жесткость
• Долгий срок службы и минимальные потери на трение
• Лучшая плавность перемещения даже на небольшой скорости
• Универсальная конструкция предусматривает предварительный натяг между элементами качения, что способствует устранению зазора в резьбе.

Сферы применения

1. В ракетной и авиа-отрасли ШВП является незаменимым решением для перемещения рулевых поверхностей.
2. В автомобильной промышленности этот привод необходим для поддержания работоспособности рулевой рейки, связанной с электромотором рулевого управления.
3. Прецезионное и роботизированное машиностроение
4. Конвейерные линии
5. Механические прессы
6. Термапластавтоматы
7. Станки с ЧПУ

Устройство ШВП

Шарико-винтовая пара состоит из двух основных элементов:

• Стержня с винтовыми канавками
• Гайки с необходимой резьбой и габаритами
• Стальной шарик, винт и гайка
• Пылезащитный компонент и реверсор

Как производится самая качественная ШВП

Безусловно, для получения самого точного винта ШВП понадобится шлифовка. Альтернативным вариантом является накатка – в этом случае винт будет менее точным (погрешность будет составлять 50 микрон на 300 мм хода), но зато такая деталь намного дешевле.

Виды ШВП

По классу точности шарико-винтовые передачи можно классифицировать по двум видам:

• Обычные
• Прецизионные

Особенности обычных ШВП

• Класс точности – С7-С10
• В производстве ШВП указанных классов используется накатка.
• Отвечает менее жестким требованиям по сравнению с прецезионной передачей.
• Норма погрешности длины хода на отрезке составляет 300 мм.
• Используется в станках начального уровня – в этом случае ШВП соответствует классу С7.
• Максимально допустимая погрешность на длине 300 мм составляет 100 микрон.

Особенности прецезионных ШВП

Класс точности — С0-С5

Винты для этой передачи имеют три этапа производства: сначала используется резец для нарезания винта, затем происходит закалка и шлифовка.

Если винт накатанный, то его ведет после закалки; если нарезанный, то увод незначительный, но при этом винт перестает быть прецезионным. Этим объясняется необходимость проведения шлифовки в качестве заключительного этапа, который позволяет устранить все погрешности и придать винту высокую точность.

В отличие от обычного винта у прецизионной ШВП есть сепаратор шарика, который нужен для погашения трения между шариками и увеличения регламента замены смазки. Таким образом, сепаратор позволяет повысить срок службы, уменьшить уровень шума и снизить колебания крутящего момента.

Минимальное трение между шариками и уменьшение колебаний крутящего момента способствует лучшей плавности хода по сравнению с обычной ШВП.

Прецизионная передача рассчитана на высокие скорости благодаря высокой прочности контура шариков в гайке.

Плюсы ШВП

• Минимальные потери во время трения
• Высокая производительность наряду с повышенным КПД, несмотря на компактные габариты
• Точность при поступательном перемещении
• Продолжительный ресурс
• Практически бесшумная работа и высокая плавность хода

Минусы ШВП

• Высокая трудоемкость и дороговизна в производстве негативно влияют на конечную стоимость изделия
• По длине и скорости вращения есть ограничения

Как проверить работоспособность ШВП

Как известно, винт с шарикоподшипником вращается без трения, а нагрузку между винтом и гайкой обеспечивают шарикоподшипники, за счет которых происходит контакт между гайкой и винтом. В основе шарико-винтовой передачи лежит гайка (вращается вокруг винта), всегда можно закаказть качественные гайки на https://www.o-g-m.ru/katalog/osnastka-i-komplektujuschie/shvp. Проверить работу механизма можно следующим образом:

Сначала надо убедиться в чистоте смазки винта.

Плавно повернуть гайку вокруг фиксированного винта. При этом каких-либо зависаний или тугих заеданий быть не должно. В противном случае велика вероятность образования плоских пятен на шарах, что приведет к их скольжению и блокировке гайки. В худшем случае есть риск повреждения дорожек качения винта, что сделает невозможным проведение ремонта.

Особенности монтажа ШВП-гайки на винт

Достаточно не вынимать предохранительную пластмассовую вставку для того, чтобы предотвратить выпадение шариков из гайки. Также следует обратить внимание на то, как правильно одевать ШВП-гайку на винт.

Удалить фиксирующую стяжку таким образом, чтобы не допустить выпадения предохранительной пластмассовой вставки.

Во время стыковки краев винта и предохранительной гайки надо придерживать гайку.

В процессе накручивания гайки можно корректировать ее ход по канавкам винта, а предохранительная вставка в этот момент должна быть состыкована с заранее обработанным краем винта.

Предохранительная гайка отсоединяется только после полной закрутки гайки.

Распространенные неполадки ШВП и их решение

• На поверхности деталей есть признаки шероховатости – в этом случае достаточно смазать деталь.
• Разрушение или повреждение шариковой винтовой передачи – в данной ситуации требуется замена винта, если ремонт невозможен.
• Сбои в работе винтового подшипника – устраняются после замены дефектного подшипника.
• Слишком высокий коэффициент усиления серводвигателя в результате его неправильной регулировки при обслуживании – в этом случае не обойтись без повторной регулировки системы управления сервомотором.
• Нестабильная точность обработки – возникает по причине слабой затяжки в ходе обслуживания. Требуется повторная затяжка и тестирование с задействованием циферблатного индикатора.
• Слишком плотное прилегание скользящей пластины вала винта – устраняется путем регулировки до нужного значения с помощью линейки 0,03 мм.
• Если скользящая пластина затянута слишком туго, тогда требуется повторная регулировка с учетом коэффициента контакта более 70%. Для этой процедура пригодится линейка 0,03 мм.
• Шарико-винтовая передача затянута слишком туго или слабо – в этом случае надо выполнить повторную регулировку и заодно проверить величину осевого перемещения с учетом погрешности, которая не должна превышать 0,015 мм.
• Торец гайки ШВП в идеале должен иметь перпендикулярное расположение относительно поверхности соединения с достаточной затяжкой. В противном случае требуется ремонт или регулировка, а также дополнительная обработка подушечки.
• При осевом перемещении ШВП возникает зазор, устранить который можно с помощью инструмента для измерения движения винта и его регулировки.

Заключение

Можно сделать вывод, что шарико-винтовая передача лучше винтовой гайки с точки зрения надежности и производительности. С другой стороны, ШВП сложнее в производстве и обходится дороже. Поэтому использование данного типа привода оправдано в стратегически важных отраслях, включая автомобиле- и авиастроение. Массовое производство шарико-винтовой передачи позволяет расширить сферы ее применения и, тем самым, повысить конкурентоспособность машиностроительных изделий на внутреннем и зарубежном рынках.