Андрей Смирнов
Время чтения: ~6 мин.
Просмотров: 0

Шарико-винтовая передача движения

Устройство и виды

В настоящее время имеется два основных устройства системы. Первый ее тип содержит неподвижную гайку и подвижный винт, а второй тип, наоборот, имеет подвижную гайку и неподвижный винт. К первой категории устройств можно отнести винтовой домкрат, а вторая группа используется, например, в ходовых винтах станков и в других устройствах.

Существует также несколько видов винтовых передач:

  • Система скольжения.
  • Система качения, характеризующаяся тем, что гайка имеет канавки, в которые помещаются шарики.
  • Планетарные роликовые передачи, считающиеся довольно перспективными, так как отличаются высокой точностью и жесткостью.
  • Волновой вид передачи, он отличается довольно малыми поступательными движениями.
  • Гидростатическая винтовая передача, характеризующаяся малой степенью трения, малым износом и довольно высокой точностью.

Преимущества ШВП перед остальными видами передач

Преимуществ у ШВП довольно много. Подобная конструкция характеризуется следующими достоинствами:

  1. Низкий коэффициент трения, который достигается за счет применения шариков.
  2. Более высокое значение КПД. Если сравнивать другие аналоги, которые могут передавать поступательное движение, то они существенно уступают. У многих вариантов исполнения ШВП имеет показатель КПД на уровне 90%.
  3. Скольжение отсутствует по причине применения канавок с шариками. За счет этого также существенно повышается длительность эксплуатации.
  4. Простота обслуживания и ремонта. При необходимости можно быстро добавить масло в зону хода винта. Смазывающее вещество равномерно распределяется по поверхности, за счет чего повышается эксплуатационный срок.
  5. Высокая скорость перемещения, которую можно достигнуть за счет использования специальных вариантов исполнения ШВП.
  6. Сниженное требование к приводу по показателю мощности. Это связано с низким сопротивлением хода винта.

Рассматриваемую шарико-винтовую передачу не рекомендуется использовать при создании ручных подач. Кроме этого, негативным фактором можно назвать высокую стоимость изделия, так как оно состоит из нескольких точных элементов. Для обеспечения низкой степени износа поверхность подвергается закалке, за счет чего стоимость изделия также повышается.

Соединения деталей машин

Каждая машина состоит из деталей,
число которых зависит от сложности и размеров машины. Так автомобиль содержит
около 16 000 деталей (включая двигатель), крупный карусельный станок имеет
более 20 000 деталей и т.д.

Чтобы выполнять свои функции в
машине детали соединяются между собой определенным образом, образуя подвижные
и неподвижные соединения.
Например, соединение коленчатого вала двигателя с
шатуном, поршня с гильзой цилиндра (подвижные соединения). Соединение штока
гидроцилиндра с поршнем, крышки разъемного подшипника с корпусом (неподвижное
соединение).

Подвижные соединения определяют
кинематику машины, а неподвижные – позволяют расчленить машину на отдельные
блоки, элементы, детали.

С точки зрения общности расчетов
все соединения делят на две большие группы: неразъемные и разъемные соединения.

Неразъемныминазывают
соединения, которые невозможно разобрать без разрушения или повреждения
деталей. К ним относятся заклепочные, сварные, клеевые соединения, а также
соединения с гарантированным натягом. Неразъемные соединения
осуществляются силами молекулярного сцепления (сварка, пайка, склеивание) или
механическими средствами (клепка, вальцевание, прессование).

Разъемными называют
соединения, которые можно многократно собирать и разбирать без повреждения
деталей. К разъемным относятся резьбовые, шпоночные и
шлицевые соединения, штифтовые и клиновые соединения.

По форме сопрягаемых поверхностей
соединения делят на плоское, цилиндрическое,
коническое, сферическое, винтовое и т.д.

Проектирование соединений
является очень ответственной задачей, поскольку большинство разрушений в
машинах происходит именно в местах соединений.

К соединениям в зависимости от их
назначения предъявляются требования прочности, плотности (герметичности) и
жесткости
.

При оценке прочности
соединения стремятся приблизить его прочность к прочности соединяемых
элементов, т.е. стремятся обеспечить равнопрочность
конструкции.

Требование плотности является
основным для сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Уплотнение
разъемного соединения достигается за счет:

1)
сильного сжатия
достаточно качественно обработанных поверхностей;

2)
введения прокладок
из легко деформируемого материала.

При этом рабочее удельное
давление q в
плоскости стыка должно лежать в пределах q = (1,5…4)p,p – внутренне давление жидкости в
сосуде.

Экспериментальные исследования
показали, что жесткость соединения во много раз меньше жесткости
соединяемых элементов, а поскольку жесткость системывсегда
меньше жесткости наименее жесткого элемента, то именно жесткость соединения
определяет жесткость системы.

Выбор типа
соединения определяет инженер.

Назначение шарико-винтовых пар


Конструкция шарико-винтовой передачи

Все виды ШВП для станков с ЧПУ предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное. Конструктивно состоят из корпуса и ходового винта. Отличаются друг от друга размерами и техническими характеристиками.

Основным требованием является минимизация трения во время работы. Для этого поверхность комплектующих проходит процесс тщательной шлифовки. В результате этого во время движения ходового винта не происходит резких скачков его положения относительно корпуса с подшипниками.

Дополнительно для достижения плавного хода применяется не трение скольжение относительно штифта и корпуса, а качение. Для получения этого эффекта применяется принцип шариковых подшипников. Подобная схема увеличивает перегрузочные характеристики ШВП для станков с ЧПУ, значительно повышает КПД.

Основные компоненты шарико-винтовой передачи:

  • ходовой винт. Предназначен для преобразования вращательного движения в поступательное. На его поверхности формируется резьба, основная характеристика — ее шаг;
  • корпус. Во время движения ходового винта происходит смещение. На корпус могут устанавливаться различные компоненты станка: фрезы, сверла и т.д.;
  • шарики и вкладыши. Необходимы для плавного хода корпуса относительно оси ходового винта.

Несмотря на все преимущества подобной конструкции шарико-винтовые передачи для ЧПУ применяются только для средних и малых станков. Это связано с возможностью прогиба винта при расположении корпуса в его средней части. В настоящее время максимально допустимая длина составляет 1,5 м.

Типы главной передачи по виду зубчатого соединения

Если разделить типы главных передач, тогда можно выделить:

  • цилиндрическую;
  • коническую;
  • червячную;
  • гипоидную;

Цилиндрическая главная передача применяется на легковых переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач. Ее передаточное число находится в пределах 3,5-4,2.

Шестерни цилиндрической главной передачи могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными. Цилиндрическая передача имеет высокий КПД (не менее 0.98) но она уменьшает дорожный просвет и довольно шумная.

Коническая главная передача применяется на заднеприводных автомобилях малой и средней грузоподъемности с продольным расположением ДВС, где габаритные размеры не имеют значения.

Оси шестерней и колеса такой передачи пересекаются. В этих передачах применяют прямые, косые или криволинейные (спиральные) зубья. Снижение шума достигается применением косого или спирального зуба. КПД главной передачи со спиральным зубом достигает 0.97-0.98.

Червячная главная передача может быть как с нижним, так и с верхним расположением червяка. Передаточное число такой главной передачи находится в пределах от 4 до 5.

По сравнению с другими типами передач, червячная передача компактнее и менее шумная, но имеет низкий КПД 0.9 — 0.92. В настоящее время применяется редко по причине трудоемкости изготовления и дороговизны материалов.

Гипоидная главная передача представляет собой один из популярных видов зубчатого соединения. Эта передача своего рода компромисс между конической и червячной главной передачей.

Передача применяется на заднеприводных легковых и грузовых автомобилях. Оси шестерней и колеса гипоидной передачи не пересекаются, а скрещиваются. Сама передача может быть как с нижним, так и с верхним смещением.

Главная передача с нижним смещением позволяет расположить ниже карданную передачу. Следовательно, смещается и центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость при движении.

Гипоидная передача по сравнению с конической имеет большую плавность, бесшумность, меньшие габариты. Ее применяют на легковых автомобилях с передаточным числом от 3,5-4,5, и на грузовых вместо двойной главной передачи с передаточным числом от 5-7 . При этом КПД гипоидной передачи составляет 0.96-0.97.

При всех своих плюсах гипоидная передача имеет один недостаток – порог заклинивания при обратном ходе автомобиля (превышение расчетных оборотов)

По этой причине водителю необходимо проявлять особую осторожность при выборе скорости движения задним ходом

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации