дорожка шарикового винтапредставляет собой винтовую канавку, образованную на валу винта и внутри гайки шарика, по которой катятся несущие шарики. Вместе дорожка качения винта, дорожка качения гайки и стальные шарики образуют систему контакта качения, которая позволяет шариковинтовой паре преобразовывать вращательное движение в линейное движение с относительно низким трением.
Таким образом, дорожка для качения — это больше, чем просто дорога для мячей. Егогеометрия канавок, состояние поверхности, твердость, точность изготовления и смазкаВсе это влияет на то, насколько плавно движутся шарики, как передается осевая нагрузка и как шарико-винтовая передача работает в течение срока службы.
Как работает дорожка шарико-винтовой передачи?
В обычном скользящем винте поверхности винта и гайки движутся друг относительно друга за счет скользящего контакта. Шарико-винтовая передача работает по-другому, поскольку стальные шарики катятся между винтовыми канавками вала винта и шариковой гайки.
Когда винт или гайка вращаются, шарики движутся по нагруженному участку дорожки качения, передавая усилие между винтом и гайкой. Пройдя зону нагрузки, шарики попадают в систему возврата и циркулируют обратно к началу пути несущей нагрузки.
Дорожка качения винта + стальные шарики + дорожка качения гайки образуют основную поверхность контакта качения, которая направляет движение и передает осевую нагрузку.
1. Гоночная трасса направляет мячи
Основная функция дорожки качения — обеспечение контролируемой траектории качения шариков. Спиральные канавки на валу винта и гайке удерживают шарики в нужном положении, позволяя им проходить через нагруженную зону.
Также дорожка качения должна правильно работать с системой возврата шариков. Плавный переход между нагруженной дорожкой качения и обратной дорогой помогает снизить ненужные удары, скольжение, вибрацию, шум и нагрев, особенно когда ШВП работает на более высоких скоростях вращения.
2. Канал передает осевую нагрузку
Шарики не просто катятся по канавке. Они также передают рабочую нагрузку между валом винта и шариковой гайкой.
При приложении осевой силы на границах между шариками и дорожками качения возникают контактные силы. Геометрия и состояние этих контактных поверхностей влияют на распределение нагрузки по нагруженным шарикам.
В реальной эксплуатации нагрузка не обязательно одинакова на каждом шаре. Производственные допуски, упругая деформация, предварительная нагрузка и условия эксплуатации могут влиять на распределение нагрузки. Если чрезмерная нагрузка концентрируется на ограниченном участке дорожки качения, локальное контактное напряжение может увеличиться, а усталостная долговечность может снизиться.
3. Геометрия канавки качения контролирует контакт с шариком
Дорожка качения шарико-винтовой передачи представляет собой прецизионно спроектированную поверхность качения. Профиль канавок спроектирован таким образом, что шарики контактируют с винтом и гайкой в контролируемых положениях и под углами контакта.
Важные факторы проектирования, связанные с дорожками качения, включают в себя:
- Профиль и радиус канавки
- Угол контакта
- Диаметр шара
- Ведущий гоночной трассы
- Соответствие между шаром и канавкой
Эти факторы влияют на площадь контакта и напряжение между шариками и дорожкой качения. Вот почему конструкция ШВП требует гораздо большего, чем просто обработка винтовой канавки на стальном валу.
4. Канал качения влияет на жесткость и предварительную нагрузку
Геометрия дорожки качения также тесно связана спреднатяг ШВП и осевая жесткость.
Предварительная нагрузка используется во многих узлах ШВП для уменьшения или устранения осевого зазора между винтом и гайкой. При введении предварительной нагрузки шарики остаются под контролируемой внутренней контактной нагрузкой даже до того, как будет приложена внешняя рабочая нагрузка.
Поэтому геометрия дорожки качения, размер шарика и предварительная нагрузка должны работать вместе. Чрезмерная предварительная нагрузка может увеличить трение, рабочий крутящий момент и выделение тепла, тогда как недостаточная предварительная нагрузка может не обеспечить требуемую машине жесткость.
5. Точность дорожки качения способствует плавности движения.
Поскольку шарики непрерывно катятся по винтовой канавке, погрешности в размерах или неровности дорожки качения могут повлиять на контакт шариков и поведение при движении.
В зависимости от типа и величины ошибки плохая геометрия дорожки качения может способствовать:
- Неравномерное сопротивление качению
- Ненормальная вибрация или шум
- Локализованная загрузка
- Колебания рабочего крутящего момента
- Ускоренный износ
Однако точность позиционирования всей машины не может определяться только дорожкой качения.Точность шага, опорные подшипники, предварительная нагрузка, выравнивание при установке, отклонение винта, тепловое расширение и жесткость машины.все это может повлиять на окончательную эффективность позиционирования.
6. Качество поверхности дорожки качения влияет на износ и срок службы.
Высокие контактные напряжения возникают там, где стальные шарики соприкасаются с дорожками качения винта и гайки. Поэтому состояние этих поверхностей качения важно для надежной работы.
Для дорожки шарико-винтовой передачи требуется подходящаятвердость поверхности, качество поверхности, геометрия канавок и сопротивление усталости.
Ухудшение состояния дорожки качения может проявляться в нескольких формах:
- Неправильная полировка или износ
- Вмятины, вызванные загрязнением
- Поверхностная усталость
- Питтинг или отслаивание
- Коррозия
- Задиры или повреждения поверхности
Если на дорожке качения возникли значительные механические повреждения, добавление большего количества смазки не сможет восстановить первоначальную поверхность качения. Поврежденный шариковый винт следует осмотреть, чтобы определить, требуется ли ремонт или замена.
7. Почему смазка дорожки качения имеет значение
Правильная смазка помогает поддерживать защитную пленку между шариками и поверхностями дорожек качения. Это уменьшает ненужное трение и износ, а также помогает защитить стальные поверхности от коррозии.
Смазка может помочь:
- Уменьшить трение и износ
- Ограничьте ненужное выделение тепла
- Защитить от коррозии
- Уменьшите прямое взаимодействие металлов с металлами.
- Обеспечивает более длительный усталостный срок службы контактов качения
Контроль загрязнения не менее важен. Металлические частицы, пыль и другой мусор могут попасть в гайку шарика и повредить как шарики, так и поверхности дорожек качения. Машинам, работающим в загрязненной среде, помимо регулярной смазки могут потребоваться подходящие уплотнения, грязесъемники или защитные чехлы.
Каковы признаки повреждения дорожки качения шарико-винтовой передачи?
Повреждение дорожки качения не всегда приводит к немедленному выходу из строя ШВП. Во многих случаях первые симптомы появляются постепенно по мере изменения бегового поведения.
| Симптом | Возможная причина, связанная с дорожкой качения |
|---|---|
| Увеличение рабочего крутящего момента | Износ, загрязнение или недостаточная смазка. |
| Грубое или неравномерное движение | Повреждение дорожки качения или мусор на пути качения |
| Аномальный шум | Поврежденные шарики, дефекты дорожек качения или проблемы с циркуляцией |
| Увеличение осевого зазора | Износ шариков и контактных поверхностей дорожек качения. |
| Локальная вибрация | Повреждение поверхности или неравномерный контакт мяча |
| Потеря предварительной нагрузки | Износ или усталость поверхностей контакта качения. |
Эти симптомы не являются уникальными для повреждения дорожки качения. Неправильная установка, смещение, проблемы с опорами и плохая смазка могут вызвать аналогичные симптомы. Поэтому перед выявлением окончательной причины необходимо проверить весь узел шарико-винтовой передачи.
Качество дорожки качения — это только одна часть производительности ШВП
Хорошо изготовленная дорожка качения важна, но она не может компенсировать неправильно выбранную или плохо установленную ШВП.
Общая производительность ШВП также зависит от:
- Диаметр и ход винта
- Класс точности
- Предварительный натяг или осевой зазор
- Динамическая и статическая грузоподъемность
- Критическая скорость и скорость вращения
- Опорно-несущее устройство
- Смазка
- Монтажное выравнивание
- Операционная среда
Например, даже прецизионная дорожка качения не может предотвратить чрезмерную вибрацию, если длинная ШВП работает со скоростью, превышающей допустимую критическую скорость. Поэтому при выборе шарико-винтовой передачи следует учитывать всю механическую систему, а не оценивать дорожку качения изолированно.
Варианты шарико-винтовой передачи DLY
DLY поставляет ШВП для промышленной автоматизации, оборудования с ЧПУ, систем позиционирования и других приложений с линейным перемещением.
Доступные варианты включают в себяКатаные ШВП C7 и высокоточные шлифованные ШВП, с различными диаметрами винтов, выводами, конфигурациями гаек и вариантами обработки концов, доступными в соответствии с требованиями применения.
При выборе ШВП необходимо учитывать вместе требуемую нагрузку, скорость, ход, точность позиционирования, способ монтажа и условия эксплуатации. Вы можете просмотреть доступные варианты вDLY шариковый винтассортимент продукции.
Заключение
Дорожка качения шариков представляет собой прецизионную поверхность качения, которая направляет шарики и передает осевую нагрузку между валом винта и гайкой шарика.
Влияние его геометрии и состояния поверхности.контакт шарика, распределение нагрузки, трение, жесткость, гладкость, износ и усталостная долговечность.. Однако качество дорожек качения является лишь частью общей производительности ШВП. Также необходимо учитывать преднатяг, смазку, систему циркуляции, точность установки и условия эксплуатации.
Если вы выбираете новую ШВП или заменяете существующий узел, оцените все требования применения, а не сосредотачивайтесь на одном параметре.
Нужна помощь в выборе шарико-винтовой передачи?
Свяжитесь с DLY и сообщите требуемый диаметр винта, шаг шага, длину, класс точности, нагрузку, скорость и требования к конечной обработке. Наша команда может помочь подобрать подходящую конфигурацию ШВП для вашего применения.
