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
Длина винта lu, мм | Класс точности | ||||||||||
T0 | T1 | T3 | T5 | T7 | T10 | ||||||
от | до | ep | vu | ep | vu | ep | vu | ep | vu | ep | vu |
0 | 315 | 4 | 3.5 | 6 | 6 | 12 | 12 | 23 | 23 | 52 мкм / 300 мм | 210 мкм / 300 мм |
315 | 400 | 5 | 3.5 | 7 | 6 | 13 | 12 | 25 | 25 | ||
400 | 500 | 6 | 4 | 8 | 7 | 15 | 13 | 27 | 26 | ||
500 | 630 | 6 | 4 | 9 | 7 | 16 | 14 | 32 | 29 | ||
630 | 800 | 7 | 5 | 10 | 8 | 18 | 16 | 36 | 31 | ||
800 | 1000 | 8 | 6 | 11 | 9 | 21 | 17 | 40 | 34 | ||
1000 | 1250 | 9 | 6 | 13 | 10 | 24 | 19 | 47 | 39 | ||
1250 | 1600 | 11 | 7 | 15 | 11 | 29 | 22 | 55 | 44 | ||
1600 | 2000 | — | — | 18 | 13 | 35 | 25 | 65 | 51 | ||
2000 | 2500 | — | — | 22 | 15 | 41 | 29 | 78 | 59 | ||
2500 | 3150 | — | — | 26 | 17 | 50 | 34 | 96 | 69 | ||
3150 | 4000 | — | — | 32 | 21 | 62 | 41 | 115 | 82 | ||
4000 | 5000 | — | — | — | — | 76 | 49 | 140 | 99 | ||
5000 | 6300 | — | — | — | — | — | — | 170 | 119 |
Допуск для изменения хода внутри интервала 300 мм(международные стандарты)
Класс точности | T0 | T1 | T3 | T5 | T7 | T10 |
e300 DIN, ISO | 3.5 | 6 | 12 | 23 | 52 | 210 |
e300 JIS B 1192 | 3.5 | 5 | 8 | 18 | 50 | 210 |
e2π | 3 | 4 | 6 | 8 | — | — |
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’
Номинальный диаметр d0в мм | I5 | t5p в мкм/интервал I5 | ||||||
класс точности | ||||||||
от | до | 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 | |
6 | 12 | 80 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 80 |
12 | 25 | 160 | ||||||
25 | 50 | 315 | ||||||
50 | 100 | 630 | ||||||
100 | 200 | 1250 |
Номинальный диаметр I1/d0 | t5max в мкм/I1>4*15 | ||||||
От | до | 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 |
— | 40 | 32 | 40 | 50 | 64 | 80 | 160 |
40 | 60 | 48 | 60 | 75 | 96 | 120 | 240 |
60 | 80 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 400 |
80 | 100 | 128 | 160 | 200 | 256 | 320 | 640 |
Измерение радиального биения t6.1 опорных цапф по отношению к АА’ при l6≤l. Для длины l6>l должно выполняться условие
Номинальный диаметр d0в мм | l в мм | t6.1p в мкм/интервал l | ||||||
класс точности | ||||||||
от | до | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 | ||
6 | 20 | 80 | 10 | 12 | 20 | 40 | 63 | |
20 | 50 | 125 | 12 | 16 | 25 | 50 | 80 | |
50 | 125 | 200 | 16 | 20 | 32 | 63 | 100 | |
125 | 200 | 315 | — | 25 | 40 | 80 | 125 |
Измерение радиального биения t7.1 концевых цапф винта по отношению к опорным цапфам для l7≤l. Для длины l7>l примиенимо
Номинальный диаметр d0в мм | l в мм | t7.1p в мкм/интервал l | ||||||
класс точности | ||||||||
от | до | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 | ||
6 | 20 | 80 | 5 | 6 | 8 | 12 | 16 | |
20 | 50 | 125 | 6 | 8 | 10 | 16 | 20 | |
50 | 125 | 200 | 8 | 10 | 12 | 20 | 25 | |
125 | 200 | 315 | — | 12 | 16 | 25 | 32 |
Торцевое биение t8.1 заплечника опорной цапфы винта по отношению к опорной цапфе.
Номинальный диаметр d0в мм | t8.1p в мкм | |||||
класс точности | ||||||
от | до | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 |
6 | 63 | 3 | 4 | 5 | 6 | 10 |
63 | 125 | 4 | 5 | 6 | 8 | 12 |
125 | 200 | — | 6 | 8 | 10 | 16 |
Торцевое биение t9 опорной поверхности гайки по отношению к АА’ (только для шариковых гаек с предварительным натягом)
Диаметр фланца D2в мм | t9p в мкм | ||||||
класс точности | |||||||
от | до | 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 |
16 | 32 | 8 | 10 | 12 | 16 | 20 | — |
32 | 63 | 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | — |
63 | 125 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | — |
125 | 250 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | — |
250 | 500 | — | — | 32 | 40 | 50 | — |
Радиальное биение t10p наружного диаметра гайки по отношению к АА’ (только для шариковых гаек с предвариетльным натягом)
Диаметр фланца D2в мм | t10p в мкм | ||||||
класс точности | |||||||
от | до | 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 |
16 | 32 | 8 | 10 | 12 | 16 | 20 | — |
32 | 63 | 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | — |
63 | 125 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | — |
125 | 250 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | — |
250 | 500 | — | — | 32 | 40 | 50 | — |
Изменение параллельности t11 цилиндрической гайки относительно АА’ (только для шариковых гаек с предварительным натягом)
t11p в мкм на 100 мм (кумулятивный) класс точности | |||||
0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 |
14 | 16 | 20 | 25 | 32 | — |
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.
Средний крутящий момент Tp0 [Нм] | Общая длина [мм] | |||||||||||||
До 4000 | От 4000 до 10000 | |||||||||||||
40 | (Длина резьбовой части/диаметр винта)≤40 | — | ||||||||||||
ΔTpp (в % до Tp0) класс точности | ΔTpp (в % до Tp0) класс точности | ΔTpp (в % до Tp0) класс точности | ||||||||||||
от | до | 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 3 | 5 | 7 |
0.2 | 0.4 | ± 30 % | ± 35 % | ± 40 % | ± 50 % | — | ± 40 % | ± 40 % | ± 50 % | ± 60 % | — | — | — | — |
0.4 | 0.6 | ± 25 % | ± 30 % | ± 35 % | ± 40 % | — | ± 35 % | ± 35 % | ± 40 % | ± 45 % | — | — | — | — |
0.6 | 1.0 | ± 20 % | ± 25 % | ± 30 % | ± 35 % | ± 40 % | ± 30 % | ± 30 % | ± 35 % | ± 40 % | ± 45 % | ± 40 % | ± 45 % | ± 50 % |
1.0 | 2.5 | ± 15 % | ± 20 % | ± 25 % | ± 30 % | ± 35 % | ± 25 % | ± 25 % | ± 30 % | ± 35 % | ± 40 % | ± 35 % | ± 40 % | ± 45 % |
2.5 | 6.3 | ± 10 % | ± 15 % | ± 20 % | ± 25 % | ± 30 % | ± 20 % | ± 20 % | ± 25 % | ± 30 % | ± 35 % | ± 30 % | ± 35 % | ± 40 % |
6.3 | 10 | — | — | ± 15 % | ± 20 % | ± 30 % | — | — | ± 20 % | ± 25 % | ± 35 % | ± 25 % | ± 30 % | ± 35 % |
Принцип работы
Винт приводится во вращение от приводного электродвигателя, гайка закреплена неподвижно на рабочем органе станка (суппорт, каретка, шпиндельная бабка, люнет и так далее). При этом возникает осевая сила, действующая на шарики, размещенные внутри гайки, под действием которой они начинают катиться в замкнутых винтовых канавках. Сила реакции воздействует на гайку, а поскольку та жестко соединена с перемещаемой деталью, заставляет последнюю перемещаться по направляющим станка. В чем состоит отличие работы ШВП от обычной винтовой передачи с трапециевидной резьбой, которая ранее применялась на станках?
- 1. При вращении ходового винта прежней конструкции в зоне контакта двух деталей возникало трение скольжения, характеризующееся коэффициентом трения (бронза по стали, со смазкой) f = 0,07–0,1. В механизме с шариковыми элементами действует трение качения с коэффициентом f = 0,0015–0,006. Как видно из приведенных значений, винтовые шариковые передачи требует значительно меньшей мощности приводного двигателя.
- 2. Для точного позиционирования каретки или суппорта станка перед остановкой рабочего органа необходимо замедлять скорость его перемещения. По достижении определенного порога минимальной скорости возможны микроостановки — залипания — движущегося узла. В момент возобновления движения его характер определяется трением покоя, которое при скольжении значительно превышает трение движения. Из-за этого возникают рывки, ухудшающие точность позиционирования. При трении качения этот недостаток практически сводится к нулю.
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
Символ | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
Осевой зазор | да | нет | нет | нет | нет |
Натяг | нет | нет | легкий | средний | высокий |
% от динамичной максимально допустимой нагрузки | — | — | ~3 | ~5 | ~7 |
Таблица 2
CI | SK | SC | DC | SU | DU | SE | |
0 | * | * | * | * | * | * | * |
1 | * | * | * | * | * | * | * |
2 | * | * | * | * | * | ||
3 | * | * | |||||
4 | * | * |
Сочетание осевого зазора 0
Таблица 3
Диаметр шпинделя | Осевой зазор завернутого шарикового винта |
04-14 | 0.05 |
15-40 | 0.08 |
50-100 | 0.12 |
Быстроходные или скоростные ШВП
Быстроходный ШВП
Увеличение скорости перемещения гайки относительно винта достигается за счет увеличения шага между канавками, по сравнению со стандартным винтом в 3-5 раз, у обычной ШВП передачи диаметра 16-32мм шаг составляет 5-10мм, у скоростной тех же диаметров — 16-32мм и кратна диаметру винта.
За счет увеличения скорости перемещения — потери в жесткости и максимальной нагрузки на передачу (большей степени) и точности (в меньшей степени).
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.
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
Плавающий — плавающий | m=5.1 | N=1 |
Жесткий — плавающий | m=10.2 | N=2 |
Жесткий — жесткий | m=20.3 | N=4 |
Жесткий — свободный | m=1.3 | N=0.25 |
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.
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
Показатель | Класс точности | |||||
П1,Т1 | ПЗ,ТЗ | П5.Т5 | П7,Т7 | Т9 | Т10 | |
V 300р | 0,006 | 0,012 | 0,023 | 0,052 | 0,100 | 0,210 |
V 2πр | 0,004 | 0,006 | 0,008 | 0,012 | — | — |
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
Номинальный диаметр d 0 | Шаг резьбы Р , мм | Радиальный зазор, мм | |
максимальный | минимальный | ||
16 | 2,5 | 0,020/- | 0,056/- |
25 | 5,0 | 0,093/0,107 | 0,067/0,073 |
25 | 10,0 | 0,170/0,170 | 0,110/0,113 |
32 | 5,0 | 0,096/0,110 | 0,064/0,075 |
32 | 10,0 | 0,170/0,171 | 0,110/0,112 |
40 | 5,0 | 0,096/0,110 | 0,064/0,072 |
40 | 6,0 | 0,101/0,113 | 0,059/0,065 |
40 | 10,0 | 0,161/0,173 | 0,119/0,126 |
50 | 5,0 | 0,101/0,110 | 0,059/0,061 |
50 | 10,0 | 0,163/0,175 | 0,117/0,125 |
50 | 12,0 | 0,183/0,197 | 0,137/0,146 |
63 | 10,0 | 0,165/0,177 | 0,115/0,123 |
80 | 10,0 | 0,167/0,179 | 0,113/0,121 |
80 | 20,0 | 0,247/0,273 | 0,193/0,211 |
100 | 10,0 | 0,170/0,192 | 0,110/0,118 |
100 | 20,0 | 0,250/0,276 | 0,180/0,198 |
125 | 20,0 | 0,422/0,430 | 0,338/0,350 |
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
Номинальный диаметр d 0 , мм | Шаг резьбы Р, мм | Жесткость для классов точности, Н/мкм | |||||
П1 Т1 | ПЗ ТЗ | П5 Т5 | П7 Т7 | — Т9 | — Т10 | ||
25 32 | 5 5 | 500 700 | 460 650 | 420 590 | 400 560 | — | — |
40 | 5 6 10 | 950 830 740 | 880 770 680 | 800 705 620 | 760 660 590 | — — — | — — — |
50 | 5 10 12 | 1250 1000 900 | 1150 920 825 | 1050 840 750 | 990 800 705 | — — — | — — — |
63 | 10 | 1350 | 1260 | 1150 | 1100 | — | — |
80 | 10 20 | 1700 1450 | 1570 1360 | 1430 1240 | 1350 1180 | — — | — — |
100 | 10 20 | 2200 2100 | 2040 1950 | 1860 1780 | 1770 1700 | — — | — — |
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
Номинальный диаметр d 0 , мм | Шаг резьбы Р, мм | Жесткость для классов точности, Н/мкм | |||||
П1 Т1 | ПЗ ТЗ | П5 Т5 | П7 Т7 | — Т9 | — Т10 | ||
16 | 2,5 | 230 | 215 | 200 | 190 | — | — |
25 | 5 10 | 560 460 | 540 440 | 490 400 | 460 380 | — — | — — |
32 | 5 10 | 760 610 | 730 590 | 665 535 | 630 500 | — — | — — |
40 | 5 10 | 1050 820 | 1000 780 | 950 715 | 900 680 | — — | — — |
50 | 5 10 | 1250 1100 | 1200 1050 | 1100 980 | 1050 930 | — — | — — |
63 | 10 | 1550 | 1500 | 1370 | 1300 | — | — |
80 | 10 20 | 1900 1650 | 1800 1580 | 1650 1440 | 1570 1370 | — — | — — |
100 | 10 20 | 2450 2350 | 2350 2250 | 2150 2075 | 2050 1970 | — — | — — |
125 | 20 | 2850 | 2750 | 2525 | 2400 | — | — |
Примечание. Жесткость для классов точности Т9 и Т10 не регламентируют.
11. Значения осевой силы F
при определении жесткости ШВП
Типоразмер d 0 x P , мм | F , кН | Типоразмер d 0 x | F , кH |
16х2,5 | 0,5 | 50х10 | 3,75 |
25х5 | 1,6 | 50х12 | 6,9 |
25х10 | 3,0 | 63х10 | 7,5 |
32х5 | 2,3 | 80х10 | 9,15 |
32х10 | 2,5 | 80х20 | 12,0 |
40х5 | 4,6 | 100х10 | 15,0 |
40х6 | 3,0 | 100х20 | 25,95 |
40х10 | 3,25 | 125х20 | 40,0 |
50х5 | 4,85 |
12. Основные характеристики ШВП
Типоразмер d 0 x P , мм | Грузоподъемность, Н | Тхх , Н м | ||
статическая С0а | динамическая Са | min | max | |
16х2,5 | 9600 | 5000 | 0,05 | 0,20 |
25х5 | 28100 | 16580 | 0,08 | 0,32 |
25х10 | 48800 | 46400 | 0,11 | 0,35 |
32х5 | 37500 | 17710 | 0,18 | 0,56 |
32х10 | 65000 | 49800 | 0,22 | 0,60 |
40х5 | 49400 | 19170 | 0,30 | 0,84 |
40х6 | 56400 | 23700 | 0,32 | 0,83 |
40х10 | 85900 | 54700 | 0,45 | 0,95 |
50х5 | 62800 | 20640 | 0,50 | 1,35 |
50х10 | 112500 | 57750 | 0,48 | 1,23 |
50х12 | 119900 | 65400 | 0,49 | 1,09 |
63х10 | 149700 | 62030 | 0,75 | 2,03 |
80х10 | 197700 | 66880 | 1,23 | 3,25 |
80х20 | 297600 | 143400 | 2,30 | 3,88 |
100х10 | 251100 | 71840 | 2,04 | 5,20 |
100х20 | 386400 | 151800 | 2,75 | 5,23 |
125х20 | 729000 | 278000 | 2,80 | 5,50 |
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
Наименование детали | Материал | Твердость рабочих поверхностей HRCэ, | Параметр Ra, мкм, шероховатости рабочей поверхности, не более |
Винт | Сталь 8ХФ ГОСТ 5950-73 Сталь 8ХФВД ТУ 3-213-84 | 59-63 | 0,63 |
Гайка | Сталь 9ХС ГОСТ 5950-73 Сталь ШХ15 ГОСТ 801-78 | 59-63 | 0,63 |
Вкладыши | Сталь 9ХС ГОСТ 5950-73 Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 Порошок железный ПЖВ 3.160.24 ГОСТ 9849-86 | 40-50 | 2,5 |
Шарики | Сталь ШХ 15 ГОСТ 801-78 | 63-67 | 0,040 |
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?
- Соберите шарики (гайка совместима только с оригинальными шариками) Мощность нагрузки обеспечена даже тогда, когда отсутствует два или три шарика
- Аккуратно почистите все компоненты
- Используйте оправку как монтажное приспособление
- Вставьте шарики обратно
- 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.