A сачмено-винтова двойкапреобразува въртеливото движение в контролирано линейно движение чрез въртящ се контакт между винтовия вал, стоманените топки и сферичната гайка. Работата му не се определя само от винта. Геометрията на пистата, циркулацията на топката, предварителното натоварване, точността на оловото, подреждането на опората, смазването и подравняването на инсталацията работят заедно като една трансмисионна система.
Тези технологии определят дали дадена ос на машината може да достигне необходимата позиция многократно, да обърне посоката без прекомерна загуба на движение и да работи с предвидената скорост без вибрации или прегряване. Ето защо два сачмено-винтови комплекта с еднакъв номинален диаметър и ход може да се държат много различно в действителното оборудване.
Разбирането на ключовите технологии на сачмено-винтова двойка помага на инженерите да определят сглобката според изискванията за натоварване, ход, скорост и позициониране, вместо да я избират само по номер на модела.
Компоненти на сачмено-винтова двойка
Цялата сачмено-винтова двойка обикновено съдържа винтов вал, сферична гайка, стоманени топки, система за връщане на сачмата и уплътнения или чистачки. В оста на машината работи и с опорни лагери, връзка на двигателя и система за смазване.
| Компонент | Основна функция | Ефект върху производителността |
|---|---|---|
| Винтов вал | Осигурява спираловидна пътека и предава въртеливо движение | Влияе върху точността на оловото, товароносимостта, критичната скорост и здравината на колоната |
| Сферична гайка | Съдържа съвпадаща релса и пренася аксиално натоварване | Влияе на твърдостта, метода на монтаж и наличното пространство |
| Стоманени топчета | Превъртете се между каналите на вала и гайката | Влияят на гладкостта, разпределението на натоварването, предварителното натоварване и живота на умора |
| Система за връщане | Рециркулира топките през затворен път | Влияе върху скоростта на работа, шума и стабилността на циркулацията |
| Чистачки и уплътнения | Ограничете навлизането на замърсители и загубата на смазка | Помогнете за защитата на каналите и удължете експлоатационния живот |
Rolling Contact и Raceway Geometry
Централната технология на сачмено-винтова двойка е замяната на плъзгащия контакт с рециркулиращ търкалящ се контакт. Когато винтът или гайката се въртят, топките се движат по спиралните канали и прехвърлят сила между двата компонента. След преминаване през натоварената зона, топките се връщат в началната точка през циркулационната система.
Този механизъм намалява триенето и позволява на модула да работи ефективно при аксиално натоварване. Описването на сачмен винт като "нулево триене" обаче е неточно. Контакт при търкаляне, уплътнения, разбиване на лубрикант, предварително натоварване и рециркулация на топката, всички те произвеждат съпротивление и топлина.
Точността на профила на пистата е особено важна. Съответствието между топката и жлеба контролира контактната площ и разпределението на натоварването. Лоша геометрия или непостоянен размер на топката може да причини неравномерно натоварване, колебания на въртящия момент, вибрации и преждевременна умора на повърхността.
Технология за рециркулация на топката
Тъй като топките непрекъснато се движат през натоварения канал, те трябва да се върнат през затворен циркулационен път. Обичайните конструкции за връщане включват външни връщащи тръби, вътрешни дефлектори и циркулационни конструкции на крайна-капачка.
Нито един дизайн на циркулация не е най-подходящ за всяка машина. Компактният вътрешен дизайн може да отговаря на оборудване с ограничено пространство за инсталиране, докато друга структура може да бъде избрана за конкретен проводник, скорост или изискване за натоварване. Преходите между заредената писта и пътя за връщане трябва да позволяват на топките да влизат и излизат плавно.
При по-високи скорости на въртене нестабилната рециркулация може да увеличи удара, вибрациите, температурата и шума. Поради това високата-скорост зависи от нещо повече от кабела на винта. Освен това изисква подходяща геометрия на-пътя на връщане, разстояние между топките, смазване и точност на монтажа.
Точност на водещия и позициониране
Теоретичният линеен ход за един оборот на винта е равен на номиналния ход. Действителното пътуване се различава леко поради грешка в проводника. Точността на сферичния винт описва разрешената вариация на това действително движение за определена дължина на движение.
Ефективността на позициониране не трябва да се оценява само по степента на точност. Крайната грешка на оста на машината може също да включва аксиална хлабина, еластична деформация, движение-на опорния лагер, термично разширение, грешка на свързване, несъосност при монтажа и ограничения на-системата за обратна връзка.
Важно разграничение:точността на изпреварването описва грешка при движение, хлабината описва загубено движение по време на обръщане, а повторяемостта описва колко последователно оста се връща в същата зададена позиция. Тези термини не трябва да се използват взаимозаменяемо.
Валцованите сферични винтове се използват широко в системи за обща автоматизация и позициониране, докато шлифованите сферични винтове се избират, когато приложението изисква по-строга точност на оловото и по-контролирана геометрия на каналите. Подходящата степен трябва да се основава на изискваната производителност на оста, а не на предположението, че винаги е необходима най-високата оценка.
Предварително натоварване, луфт и твърдост
Вътрешната аксиална хлабина може да доведе до загуба на движение, когато оста обърне посоката. Предварителното натоварване прилага вътрешна сила между топките и каналите, за да намали хлабината и да увеличи аксиалната твърдост. Може да бъде създадено чрез избор на размер-на топката, изместен дизайн на канали или подреждане на двойна-гайка.
По-високото предварително натоварване не е автоматично по-добро. Увеличаването на предварителното натоварване може да подобри обратната реакция и твърдостта, но също така повишава въртящия момент на триене и генерирането на топлина. Прекомерното предварително натоварване може да съкрати живота на умора, да увеличи търсенето на двигателя и да направи сглобката по-чувствителна към разместване.
Правилното предварително натоварване зависи от външното аксиално натоварване, необходимата твърдост, работен цикъл, ускорение, работна скорост и точност на монтажа. Приложенията със скромни изисквания за позициониране може да не се нуждаят от същото предварително натоварване като оста на подаване на прецизни машини-инструменти.
Товароносимост и живот на умора
Капацитетът на натоварване на сачмен винт се влияе от диаметъра на сачмата, геометрията на каналите, броя на заредените сачми, броя на циркулационните вериги и състоянието на материала. Каталозите обикновено предоставят основна динамична товароносимост за изчисляване на-живота на умора и основна статична товароносимост за проверка на постоянна деформация при високи или стационарни натоварвания.
Действителният експлоатационен живот е силно повлиян от еквивалентното аксиално натоварване. Ударните натоварвания, лошото подравняване и замърсяването могат да направят реалното натоварване на отделните топки много по-високо, отколкото предполага номиналната тяга на машината. Тъй като изчисленият живот на умора се променя рязко с натоварването, неправилната оценка на натоварването може да доведе до нереалистичен резултат за-експлоатационния живот.
Следователно изборът трябва да вземе предвид нормалното натоварване, върховото натоварване, силата на ускорение, работния цикъл и работната ориентация. Вертикалната ос може също да изисква спирачка или противотежест, тъй като високата ефективност на сферично-винтовия винт може да позволи обратно-задвижване, когато въртящият момент е премахнат.
Скорост и критична скорост
По-големият ход произвежда повече линеен ход на оборот, което позволява да се достигне целевата скорост на подаване при по-ниска скорост на въртене. Въпреки това, оловото също влияе върху необходимия въртящ момент на задвижването, наличната механична разделителна способност и дизайна на гайката.
За въртящ се винт максималната скорост може да бъде ограничена от системата за циркулация на топката и от критичната скорост на вала. Критичната скорост е скоростта на въртене, при която винтът достига резонанс на огъване и започва да бие или вибрира. Влияе се главно от диаметъра на основата на винта, неподдържаната дължина и разположението на крайните-подпори.
Дълъг, тънък винт обикновено достига ограничението си за скорост по-рано от къс винт с по-голям-диаметър. Увеличаването на диаметъра на корена, намаляването на неподдържаната дължина или използването на по-твърда подпора може да повиши допустимата работна скорост. Дизайнът трябва да поддържа подходящ запас под изчислената граница, вместо да работи непрекъснато при резонанс.
Термичен контрол и смазване
Топлината променя дължината на вала на винта и може да създаде отклонение при позициониране, дори когато оригиналната точност на водещото е висока. Топлината може да идва от предварително натоварване, опорни лагери, уплътнения, бързи цикли и недостатъчно или прекомерно смазване.
Грес обикновено се използва, когато се предпочита опростено устройство за поддръжка, докато смазването с масло може да се приеме в централизирани или по--скоростни системи. Типът смазка, вискозитетът и интервалът на допълване трябва да съответстват на работната скорост, натоварването, температурата и околната среда.
Прецизното оборудване може също да използва мониторинг на температурата, контролирано{0}}загряване, термична компенсация, предварително напрежение на вала или мерки за охлаждане. Тези методи се отнасят до термичното поведение на системно ниво, вместо да разчитат само на по-висока степен на точност на сачмен винт.
Поддръжка и инсталиране
Сферично-винтовата двойка не работи независимо от монтажната си конструкция. Опорните лагери разполагат винта аксиално и радиално, докато съединителят го свързва с двигателя. Общите договорености за поддръжка включват конфигурации фиксирано–свободно, фиксирано–поддържано и фиксирано–фиксирано.
Неправилното подравняване при монтажа може да създаде странично натоварване, което сферичният винт не е проектиран да носи. Това може да причини необичаен въртящ момент, неравномерно износване и прекомерна температура. Винтовият вал, корпусът на гайката, опорните лагери и линейната водеща система трябва да споделят правилното подравняване.
Крайната обработка също трябва да съответства на избраните лагерни опори и връзката на двигателя. Сферичните винтове DLY могат да бъдат доставени със специфична за приложението-обработка на края и съчетанисачмено-винтови опорни единициза интегриране в структурата на машината.
Основни параметри за избор
| Параметър | Защо има значение | Информация за потвърждение |
|---|---|---|
| Диаметър на винта | Влияе на товароносимостта, твърдостта, устойчивостта на изкълчване и критичната скорост | Аксиално натоварване, обща дължина и опорно разстояние |
| Олово | Влияе върху линейната скорост, оборотите на двигателя, въртящия момент и разделителната способност | Целева скорост, ускорение и двигателни характеристики |
| Степен на точност | Контролира допустимата вариация на оловото | Толерантност на позициониране и ефективно пътуване |
| Предварително натоварване или хлабина | Влияе на хлабината, твърдостта, въртящия момент и температурата | Точност на обръщане, работен цикъл и външно натоварване |
| Форма за ядки | Определя интерфейса за монтаж и наличната товароносимост | Размери на корпуса и посока на монтаж |
| Споразумение за поддръжка | Влияе на аксиалната коравина, критичната скорост и термичното поведение | Ход, дължина на вала, скорост и място за монтаж |
| Работна среда | Определя изискванията за уплътняване, смазване и защита | Прах, стружки, влага и температура на околната среда |
Приложения
Сачмено-винтови двойки се използват, когато се изисква контролирано линейно движение, капацитет на аксиално натоварване и повтарящо се позициониране. Типичните приложения включват захранващи оси с ЦПУ, промишлена автоматизация, опаковъчни машини, инспекционно оборудване, полупроводниково оборудване, медицински устройства и роботизирани системи за позициониране.
Необходимото технологично ниво се различава според приложението. Един общ механизъм за прехвърляне може да приоритизира цената, товароносимостта и надеждността, докато оста на инструмент-машина може да постави по-голям акцент върху точността на оловото, предварителното натоварване, термичната стабилност и структурната твърдост. Изборът трябва да започне с условията на работа, а не само с името на приложението.
ЧЗВ
Една и съща сачмено-винтова двойка като сачмено-винтова?Термините често се използват взаимозаменяемо. „Съчмено-винтова двойка“ подчертава съвпадащия винтов вал и сферична гайка, включително топките и циркулационните компоненти, а не само винтовия вал.
Не всеки сферичен винт е без-люфт. Аксиалната хлабина зависи от вътрешната конструкция и състоянието на сглобяване. Подходящото предварително натоварване може да намали или премахне измеримата хлабина, но също така увеличава въртящия момент на триене и топлината.
Важните фактори включват точност на оловото, аксиална хлабина, предварително натоварване, еластична деформация, твърдост на опорния-лагер, топлинно разширение, подравняване при монтаж и обратна връзка и система за управление на машината.
Честите причини включват прекомерно предварително натоварване, неподходящо смазване, разместване, повредени компоненти на циркулацията, прекомерна скорост и висока устойчивост на уплътнение. Източникът трябва да се провери преди смяна на смазката или предварителното натоварване.
Заключение
Ключовата технология на сачмено-винтова двойка не се ограничава до движение с ниско{0}}триене. Надеждното представяне идва от взаимодействието на геометрията на пистата, циркулацията на топката, точността, предварителното натоварване, твърдостта, товароносимостта, контрола на скоростта, смазването и монтажната структура.
За избор потвърдете аксиалното натоварване, ефективния ход, целевата скорост, изискването за точност, работния цикъл, пространството за монтаж, подреждането на опорите и работната среда. DLY може да осигури валцовани C7 и шлифовани C5 сферично-винтови решения, включително конфигурация на гайката, предварително натоварване, обработка на краищата и съвпадение на опорни-елементи.
За избор на сферичен винт или техническо потвърждение изпратете необходимия диаметър, ход, ход, натоварване, скорост, степен на точност и краен-чертеж на обработка.
Референции
- ISO 3408-1 - Сферични винтове: Речник и обозначение.
- ISO 3408-3 - Сферични винтове: Условия за приемане и тестове за приемане.
- Инженерни каталози и технически ръководства на производителя, обхващащи точността на сферично-винтовия винт, предварително натоварване, номинално натоварване и критична скорост.
