Шарико-Винтовая Передача (ШВП) - разновидность линейного привода, превращающего вращательное движение винта в поступательное движение гайки. Винт взаимодействует с гайкой не напрямую, а через шарики, что обеспечивает крайне малое трение и как следствие –высокий КПД работы передачи. Винт и гайка производятся с жесткими допусками, и могут быть использованы в оборудовании, где требуется высокая точность перемещения и позиционирования. Шариковая гайка обычно более крупная, чем гайка трапециевидного винта из-за расположенных в ней шариков и каналов для их рециркуляции. Винты и гайки разных производителей не взаимозаменяемы.
ШВП можно условно разделить на два больших класса по точности:
Прецизионные
Обычные.
Рассмотрим конструктивные особенности каждого из классов.
Прецизионные ШВП
Прецизионные ШВП имеют класс точности от C0 по C5. Для этих классов задаются величины прямолинейности и отклонения от заданного направления. Так как у нас обзорное видео, мы не будем углубляться в цифры, более подробные данные вы можете посмотреть в каталогах производителей или в стандарте JIS B 1192 – 1997. Винты для прецезионных передач производятся в три этапа – нарезание винта резцом, закалка и нормализация, шлифовка. После закалки винты ведет, если они были накатанные, то очень сильно, а если нарезанные, то не очень, но достаточно для того, чтоб винт перестал быть прецизионным. Именно поэтому шлифовка винта это финишная операция, она позволяет убрать все погрешности и привести винт к необходимой точности.
Прецизионные ШВП в отличии от обычных оснащены сепараторами шариков, что исключает столкновения и трение между шариками и повышает удержание смазки. Это позволяет добиться снижения уровня шума, уменьшения колебаний крутящего момента и увеличения интервалов между техническим обслуживанием.
Использование шарикового сепаратора исключает шум от соударения шариков между собой. Кроме того, поскольку движение шариков происходит по касательной, исключается также шум от их соударения во время движения.
Устранено трение между шариками и улучшено удержание смазки за счет создания смазочных карманов. В результате обеспечивается длительная работа без технического обслуживания.
Использование шарикового сепаратора позволяет устранить трение между шариками и уменьшить до минимума колебания крутящего момента, обеспечивая, таким образом, повышенную плавность хода.
Помимо прочего, прецизионная шарико-винтовая передача отлично справляется с работой на высоких скоростях благодаря конструкции механизма обращения шариков в гайке, повышенной прочности контура обращения.
Обычные ШВП
ШВП нормального класса точности это классы от С7 до С10. Для этих классов требования к точности менее жесткие, чем к прецизионным ШВП, тут нормируется уже погрешность длины хода на отрезке 300 мм. Самые распространенные ШВП в самодельных станках и в станках начального уровня это класс С7. Они имеют погрешность плюс минус 50 микрон, то есть суммарная погрешность будет в пределах 100 микрон на длине 300мм. ШВП данных классов точности производятся методом накатки.
Если с винтами все достаточно просто и вышеприведенной информации для общего понимания вполне достаточно, то виды и конструкции гаек ШВП мы рассмотрим более подробно.
Гайки в шарико-винтовой передаче для передачи момента используют шарики, которые прокатываются по канавкам винта и ответным канавкам в гайке, а затем тем или иным образом возвращаются в начало и снова проделывают тот же путь. Это называется рециркуляцией шариков.
Гайки различаются по способу обращения шариков и по способу создания предварительного натяга.
Типы гаек по способу обращения шариков бывают следующих видов
Тип с возвратным каналом это наиболее распространенный тип гаек, он использует для обращения шариков возвратный канал. Возвратный канал позволяет подбирать шарики, пропускать их через трубку канала и возвращать в исходное положение, завершая цикл непрерывного движения.
Дефлекторный тип - наиболее компактный тип гайки. Шарики изменяют направление движения при помощи дефлектора, проходят по окружности ходового винта и возвращаются в исходное положение, завершая цикл непрерывного движения.
Тип с торцевой пластиной лучше всего подходит для использования на больших скоростях с винтом большого шага. Шарики подхватываются торцевой пластиной, проходят через отверстие в гайке и возвращаются в исходное положение, завершая цикл непрерывного движения.
Типы гаек по способу создания предварительного натяга
Натяг при помощи проставки. Для создания натяга между двух гаек вставляется регулировочная проставка нужной толщины. Изменением толщины проставки можно регулировать величину предварительного натяга. Этот способ создания натяга имеет длину примерно в 3,5-4,5 шага ШВП.
Предварительный натяг со смещением - более компактный способ, чем при использовании двойной ходовой гайки, обеспечивает создание предварительного натяга за счет изменения шага резьбы гайки без использования регулировочной проставки. Этот способ создания натяга имеет длину примерно в 0,5 шага ШВП.
Создание предварительного натяга с постоянным давлением обеспечивается установленной по центру гайки пружинной конструкцией. Этот способ создания натяга имеет длину примерно в 4 шага ШВП.
В остальных случаях натяг может регулироваться подбором шариков большего или меньшего диаметра.
Вращающаяся гайка
И в завершение отдельно остановимся на таком виде гайки, как вращающаяся гайка. Обычно вращается винт, а гайка закреплена на подвижных элементах станка, но в случае вращающейся гайки все наоборот – винт неподвижен, крутится гайка. В принципе это обычная гайка ШВП, но установленная в специальном корпусе через подшипники. Корпус крепится к деталям станка, а гайка вращается внутри него на подшипниках. Еще она имеет посадочное место, на которое устанавливается шкив, чтоб мотор мог крутить гайку через зубчатый ремень.
Вращающаяся гайка обычно применяется с длинными винтами, например там, где по каким-либо причинам не подходит реечный привод. Если раскрутить длинный винт до высоких оборотов, то его просто напросто размотает как скакалку, а станок будет трясти вплоть до убегания с места. Один их способов решения этой проблемы – вращающаяся гайка.
