CC BY
0
УДК.67.05
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ШАРИКО-ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ
И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
А.П. Деткина*, Д.В. Шарапова, А.И. Кругленя Научный руководитель - А.В. Сутягин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: 18-nastya-08@mail.ru
В докладе приводятся области применения шарико-винтовой передачи, которые предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное. Сделан вывод об эффективности преобразования вращательного движения в поступательное и поступательного во вращательное.
Ключевые слова: шарико-винтовая передача, машиностроение, станок с ЧПУ.
STRUCTURAL FEATURES OF BALL-SCREW TRANSMISSION AND THEIR APPLICATION
A.P. Detkina*, D.V. Sharapova, A.I. Kruglenya Scientific Supervisor - A.V. Sutyagin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: 18-nastya-08@mail.ru
The report presents the areas of application of the ball screw, which are designed to convert rotational motion into translational. A conclusion is made about the efficiency of converting rotational motion into translational and translational into rotational.
Keywords: ball screw, mechanical engineering, CNC machine.
Шарико-винтовые передачи (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 [1].
В шарико-винтовой передаче качение шариков осуществляется между ходовым винтом и гайкой, благодаря чему достигается высокий коэффициент полезного действия. Необходимый приводной крутящий момент составляет лишь одну треть от момента, который требуется для обычного ходового винта скольжения (рис.1 и рис.2.). В результате она способна не только преобразовывать вращательное движение в прямолинейное, но и прямолинейное движение во вращательное [2].
Секция «Проектирование машин и робототехника»
58 О £
£
Рис. 1
0-153456769 ТО
[ (градус) КПД прямого преобразования
В»т шглмш
О 123456769 10
радус)
Рис. 2. КПД обратного преобразования
При прямом ходе вращательное движение преобразуется в линейное, при увеличении угла подъема резьбы, КПД шарико-винтовой передачи увеличивается (рис.1).
При обратном ходе линейное движение преобразуется во вращательное, при увеличении угла подъема резьбы, КПД шарико-винтовой передачи увеличивается (рис.2).
При увеличении угла подъема резьбы более высокий КПД достигается при прямом ходе, чем при обратном.
Из-за того, что в шарико-винтовой передаче осуществляется движение качения, для нее требуется минимальный пусковой момент, при этом отсутствует проскальзывание, которое неизбежно происходит при перемещении с трением скольжения. Таким образом, обеспечивается возможность точной микроподачи.
На рисунке 3 представлены виды ШВП в зависимости от их конструктивных особенностей [2].
Шарико-ЬинтоЬая передача
Прецизионный класс
Шарико-винтобая передача с сепараторам
Без сепаратора
ПреВйсритЕльный натяг I еэ предварительного нотяга
| Прецизионная поворотная|_
Предварительный потяг |
Без предварительного натр га
Катанный
Без сепаратора ;
Предварительный наткг
Без предварительного
натяга
Прецизионная ШВП/ шлицеЬая гайка
I
Без предварительного нот яга
Предварительный натяг
Без предварительного нотяга
Катанная поворотная
\
Необработанные концы вола
СтанЭартная проЭукция
Предварительный Без предварительного
натяг натяга
С предварительным натягом. Без предварительного натяга
| Без предварительного натяга | | Без предварительного нотяга |
Рис. 3. Классификация шарико-винтовой передачи
В настоящее время шарико-винтовые пары являются компонентами станков с числовым программным управлением, применяются в машиностроении, роботах, сборочных линиях, для установки компонентов, а также - в механических прессах, термопластавтоматах и др.
Благодаря своей универсальности шарико-винтовые передачи могут устанавливаться не только в станках с ЧПУ. Плавный ход и практические нулевое трение делают их незаменимыми компонентами в точных измерительных приборах, установок медицинского назначения.
ШВП имеют различное применение, а соответственно и различные, предъявляемые к ним требования, в том числе классы точности. Точность ШВП в первую очередь зависит от способа производства. Различают две основные технологии производства валов ШВП: шлифовка и накатка.
Катанные получаются при применении метода холодной накатки. Как правило, подобная технология характеризуется меньшими затратами при ее применении.
Шлифованные ШВП применяются в системах, где необходима высокая точность позиционирования и повторяемость, плавность перемещения и продолжительный срок службы. Погрешность шага такого изделия может достигать от 1 до 3 мкм на 300 мм длины.
Одним из прогрессивных способов формирования винтовой поверхности (ВП) валов ШВП диаметром более 50 мм может являться технология ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом (РТ) [4].
При производстве вала ШВП данным способом можно изготовить только ВП, потом ее, как и в шлифованных валах, нужно закалять и шлифовать. Целесообразность применения РТ можно обосновать следующим образом - при увеличении диаметра вала ШВП, и радиуса ВП возрастает трудоемкость нарезания ВП традиционными методами, а ротационное точение позволяет значительно повысить производительность. Производительность возрастает за счет изменения кинематики в процессе резания, т.е. вращения инструмента и заготовки синхронизировано и имеет жесткую кинематическую связь. На инструменте устанавливаются режущие элементы, которые полностью соответствуют радиусу профиля ВП. За счет того что инструмент вращается, происходит постоянная смена режущей кромки, что приводит к снижению температуры в зоне резания и позволяет увеличивать подачу. Применение технологии РТ позволяет увеличить производительность в 3-4 раза по сравнению с традиционными методами формирования ВП.
Библиографические ссылки
1. Шарико-винтовая передача (ШВП) [Электронный ресурс]. URL: https://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/shariko-vintovaya-peredacha.html (дата обращения 22.03.2022).
2. Шарико-винтовая передача. Общий каталог [Электронный ресурс]. URL: http://thk.com.ru/15f537d7895ed1537e28b988e575d8771.pdf?ysclid=l1dd6zrb3c (дата обращения 30.03.2022).
3. Леликов О.П. Шариковые винтовые передачи (продолжение) / Приложение к инженерному журналу «Справочник. Инженерный журнал» / О.П. Леликов.- № 2. - М.: Машиностроение, 2003. - 28c.
4. Трифанов И. В. Технология ротационного точения винтовой поверхности деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом : монография / И.В. Трифанов, Л.С. Малько, А.В. Сутягин ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2013. - 116 с.
© Деткина А.П., Шарапова Д.В., Кругленя А.И., 2022
