Люфт шарико-винтовой передачи — это осевая потеря движения, возникающая при изменении направления движения. Винт или двигатель, возможно, уже изменили направление, но гайка, стол или движущийся компонент не реагируют немедленно, поскольку сначала необходимо устранить механический зазор.
Небольшой зазор может быть приемлем в оборудовании общей автоматизации. Однако для станков с ЧПУ, измерительного оборудования и приложений с частой сменой направления чрезмерный люфт может снизить точность и повторяемость позиционирования.
Что такое люфт в шарико-винтовой передаче?
Шарико-винтовая передача содержит винтовой вал, шариковую гайку и вращающиеся стальные шарики. Шарики катятся между соответствующими дорожками качения на валу и гайке, преобразуя вращательное движение в линейное.
Если между шариками и дорожками качения существует осевой зазор, ведущая сторона должна пройти через этот зазор при реверсе вращения, прежде чем нагрузка полностью перейдет в противоположном направлении. Это приводит к люфту или потере движения.
Люфт ШВП не следует путать с точностью шага. Точность упреждения описывает разницу между теоретическим и фактическим перемещением на указанное расстояние. Люфт описывает потерю движения во время изменения направления. Более высокий класс точности не означает автоматически, что узел не имеет осевого зазора.
Что вызывает люфт шарико-винтовой передачи?
Оформление производства и сборки
Некоторые стандартные гайки с шарико-винтовой передачей имеют контролируемый внутренний зазор для обеспечения плавного хода и приемлемого крутящего момента. Это не обязательно указывает на производственный дефект.
Если требуется меньший люфт, размер шарика, геометрия дорожки качения и предварительная нагрузка должны быть правильно подобраны во время производства и сборки. Случайная установка шариков большего размера не является безопасным методом регулировки, поскольку чрезмерное вмешательство может увеличить крутящий момент, нагрев и износ дорожек качения.
Износ шариков и дорожек качения
Повторная эксплуатация постепенно изнашивает шарики и дорожки качения. Износ может развиваться быстрее при чрезмерной нагрузке, ударах, загрязнении, недостаточной смазке или плохой центровке. По мере износа контактных поверхностей внутренний осевой зазор может увеличиваться.
Если люфт появляется только на одном участке хода винта, следует учитывать локальный износ или повреждение дорожки качения. Замена только гайки может не решить проблему, если стержень винта также изношен.
Опорно-подшипниковое движение
Не все измеренные ошибки реверса происходят из-за шариковой гайки. Ослабленные контргайки, неправильный предварительный натяг подшипников или изношенные опорные подшипники с фиксированными концами могут привести к осевому перемещению всего винтового вала.
Перед заменой гайки проверьте, перемещается ли конец винта при приложении осевой силы. Если весь винт перемещается внутри опорного устройства, причиной ошибки может быть подшипниковый узел.
Ослабленные соединения или гайки крепления
Ослабленное соединение двигателя, гайка с посадкой болта или корпус подшипника также могут стать причиной потери движения во время реверса. Поэтому измеренное значение на столе станка может быть больше фактического зазора внутри гайки.
Неправильная установка
Несоосность вала винта, корпуса гайки и опорных подшипников не всегда сразу же вызывает люфт. Однако это приводит к неравномерной нагрузке, повышенному сопротивлению движению и локальному износу, что со временем может привести к увеличению зазора.
Как люфт влияет на систему линейного движения?
Ошибка позиционирования
При реверсе оси двигатель или винт могут двигаться до того, как стол отреагирует. Таким образом, заданное и фактическое положение могут различаться, особенно когда к цели приближаются с разных направлений.
Сниженная повторяемость
Машина может постоянно возвращаться в исходное положение при приближении с одного направления, но давать другой результат при приближении с противоположного направления. Это распространенный признак потери движения, связанной с разворотом.
Погрешности обработки и поверхности
В оборудовании с ЧПУ люфт может привести к отклонению размеров, появлению видимых следов при изменении контура или нестабильной резке при реверсе оси. Серьезность зависит от конструкции машины, режущей нагрузки и системы управления.
Шум и вибрация
Зазор может привести к внезапному повторному зацеплению компонента после обратного хода, вызывая удары, вибрацию или шум. Однако сам по себе ненормальный шум не доказывает, что шариковая гайка имеет чрезмерный люфт. Также следует проверить смазку, соосность, опорные подшипники и другие компоненты привода.
Как можно уменьшить люфт шарико-винтовой передачи?
Используйте правильно подобранную гайку с предварительным натягом.
Предварительная нагрузка создает контролируемую внутреннюю силу между шариками и дорожками качения. Это помогает уменьшить осевой зазор и улучшить жесткость и реакцию на реверс.
Предварительная нагрузка должна соответствовать требуемой нагрузке, скорости, крутящему моменту двигателя и рабочему циклу. Чрезмерная предварительная нагрузка может увеличить трение, рабочую температуру и износ, поэтому более высокая предварительная нагрузка не означает автоматически улучшение.
Рассмотрим структуру с двойной гайкой
В двойной шариковой гайке используются две секции гайки, предварительно нагруженные друг относительно друга. Эта конструкция может обеспечить лучший контроль люфта и более высокую осевую жесткость, чем одинарная гайка со стандартным зазором, но она требует больше места для установки и, как правило, обеспечивает более высокое сопротивление при движении.
Подробное сравнение этих двух структур см.SFU против шарико-винтовой передачи DFU: разница в люфте, нагрузке и точности.
Исправить ошибки установки
Проверьте соосность винта, корпуса гайки и опорных блоков. Убедитесь, что контргайка подшипника, муфта, фланец гайки и крепежные болты правильно закреплены.
Если ошибка связана с ослаблением опорного подшипника или муфты, замена шариковой гайки не решит проблему.
Поддерживайте правильную смазку
Смазка не устраняет напрямую существующий механический зазор, но уменьшает трение и помогает замедлить износ шариков и дорожек качения. Тип смазочного материала и интервал технического обслуживания должны соответствовать скорости, нагрузке, ходу и рабочей среде.
Замените изношенные компоненты
Если гайка, дорожка качения винта или опорные подшипники уже изношены, регулировка может дать лишь временное улучшение. Изношенные компоненты следует осмотреть, чтобы определить, что является более целесообразным: замена гайки или полная сборка винта и гайки.
Более подробные методы коррекции описаны вКак устранить люфт в ШВП.
Можно ли полностью устранить люфт?
Правильно выбранная ШВП с предварительным натягом может уменьшить измеримый осевой зазор до очень низкого уровня. Однако описание всей оси машины как имеющей «абсолютный нулевой люфт» обычно вводит в заблуждение.
На окончательную ошибку реверса все еще могут влиять перемещение опоры, деформация муфты, жесткость посадки гайки, деформация рамы машины, тепловое расширение и настройки системы управления.
Таким образом, практическая цель состоит в том, чтобы контролировать полный потерянный ход в соответствии с требованиями позиционирования машины, а не добиваться максимально возможной предварительной нагрузки без учета крутящего момента, нагрева и срока службы.
Что следует проверить перед заменой шариковой гайки?
Прежде чем заказать замену, подтвердите:
- Полная модель винта и гайки
- Диаметр и ход винта
- Конструкция с одной или двумя гайками
- Требования к первоначальному зазору или предварительному натягу
- Возникает ли люфт по всему ходу или только локально
- Состояние дорожки качения винта и циркуляции гайки
- Опорно-подшипниковое движение с фиксированным концом
- Состояние муфты, посадки гайки и крепежного болта
Одна из самых частых ошибок при замене – заказ гайки только по номинальному диаметру и шагу. Две гайки, отмеченные одинаковыми базовыми размерами, могут отличаться размерами фланцев, структурой циркуляции, внутренним соответствием и предварительным натягом.
Дополнительную информацию о замене гаек и соответствующих узлах см.Может ли шарико-винтовая гайка с защитой от люфта действительно устранить люфт?.
Соответствие шарикового винта и гайки DLY
DLY поставляет катаные ШВП C7 для общей автоматизации и шлифованные ШВП C5 для применений, требующих более высокой точности шага. В валах шариковых винтов используется сталь S55C, а в шариковых гайках DLY — легированная сталь 20CrMo.
Если требуется контроль люфта, диаметр винта, шаг винта, конструкция гайки, предварительная нагрузка, расположение опор и условия установки должны быть подтверждены вместе. Для проектов замены четкие фотографии, полная модель и чертеж более надежны, чем только диаметр и шаг.
Нужна помощь в проверке люфта шарико-винтовой передачи?
Отправьте в DLY модель винта, измеренную погрешность реверса, конструкцию гайки, расположение опор и подшипников и требования к применению для проверки.
Электронная почта: экспорт@dlybearing.com
Свяжитесь с ДЛИ
