Передача винт-гайка: области применения и назначение ходового винта
Передача «винт-гайка» состоит из ходового винта и изготовленной в соответствии с его размерами гайки. Она необходима для преобразования вращения винта за счет внешнего усилия (электрического или ручного привода) в поступательное движение гайки, например, за счет трения.
Винтовые передаточные механизмы применяются в узлах подач обрабатывающих машин, роботизированных комплексов, измерительных аппаратов, в устройствах для поднятия тяжелых грузов, трубопроводной арматуре, упаковочном оборудовании, прессах, сельскохозяйственных и других машинах.
Ходовой винт – стальной цилиндрический вал с резьбой. Назначение ходового винта определяется типом оборудования, в котором он используется.
Например, в токарных станках вращение ходового винта вызывает перемещение соединенного с гайкой суппорта по направляющим станины, а в фрезерных установках ходовой винт управляет положением стола с заготовкой.
Винтовые передачи могут быть обратимыми, то есть превращать поступательное перемещение во вращение. Для этого необходимо достичь превышения углом подъема угла трения.
Существует два вида передач типа «винт-гайка»: шарико-винтовая пара и передача «винт-гайка скольжения».
Передача «винт-гайка скольжения»
Винтовая передача скольжения представляет собой пару из ходового винта и соответствующей ему гайки.
Тип профиля резьбы вала передачи скольжения преимущественно трапецеидальный. Он обладает повышенной прочностью по сравнению с распространенным ранее прямоугольным профилем резьбы.
Винтовая передача скольжения способна к самоторможению, отлично функционирует при небольших скоростях перемещения и значительных нагрузках, работа осуществляется плавно и без шума с высокой точностью.
Смазка ходового винта
Одним из основных минусов передачи скольжения называют высокое трение и быстрый износ. По мере работы витки винта истираются и между ним и гайкой образуется зазор.
Для восстановления работоспособности приходится осуществлять ремонт ходового винта и менять гайку на новую, подходящую под размер восстановленного винта.
Ремонту поддаются только винты с трапецеидальной резьбой в том случае, если общий износ витков не превышает 10 процентов. Он заключается в устранении появившихся выработок.
Применение качественной смазки ходового винта позволяет значительно увеличить срок службы деталей.
Однако классические смазочные материалы существенно ограничивают сферы применения винтовой передачи, так как требуют постоянного обновления, не могут работать в среде, содержащей большое количество пыли или других мелких частиц, при частой смене температур, колеблющихся в широком диапазоне с высокими нижними и верхними пределами, при больших нагрузках, не используются в узлах, к чистоте которых предъявляются повышенные требования.
Для решения этой проблемы начали применяться полимерные гайки с включенными в их состав смазочными веществами. Они помогают отказаться от применения традиционных смазок.
Использование полимерной гайки без дополнительного смазывания связано со снижением несущей способности и появлением прерывистого движения.
Наилучшим решением для продления ресурса передачи «винт-гайка скольжения» без ограничения областей ее использования является применение ходовых винтов с нанесенным на их поверхность антифрикционным твердосмазочным покрытием, таким как MODENGY 1014.
Этот и подобные ему материалы образуют на детали тонкий сухой слой, который эффективно снижает трение, защищает от образования и распространения очагов коррозии и воздействия агрессивных сред, предотвращает появление задиров, повышает плавность работы передачи.
Твердая смазка ходового винта сохраняет работоспособность в условиях высокой запыленности, так как не аккумулирует мельчайшие частицы, не вымывается, обладает устойчивостью к кислотам, щелочам и другим химически агрессивным средам.
Шарико-винтовая пара
Шарико-винтовая пара представляет собой передачу «винт-гайка качения».
Особенностями данного вида передачи является наличие на винте и гайке канавок, которые выполняют роль дорожек качения шариков.
Линия движения шариков замкнута внутри гайки. При работе винта они начинают перемещение по углублениям, поступательно двигая гайку. Пройдя определенный путь, они оказываются в исходном положении. Эти перемещения они повторяют неограниченное количество раз.
За счет наличия шариков винт и гайка не взаимодействуют друг с другом напрямую. Это обеспечивает минимальное трение и повышенную по сравнению с передачей скольжения эффективность преобразования энергии.
Шарико-винтовая пара распространена достаточно широко, однако не может быть заменой передачи «винт-гайка скольжения».
Это связано, прежде всего, с неспособностью передачи качения к самоторможению.
Также области применения шарико-винтовой пары ограничиваются требованиями к чистоте помещения. Попадание абразивных частиц сильно уменьшает срок работы шариков. Детали узла чувствительны не только к загрязнениям, но и к вибрациям и ударам.
Кроме того, шарико-винтовая пара требует высокой точности изготовления и имеет сложную конструкцию гайки.
Вид винтовой передачи подбирается исходя из условий работы оборудования и требований к перемещению. Если необходим простой по конструкции механизм, который работает в неблагоприятных условиях и при высоких нагрузках, то предпочтительным вариантом будет эксплуатация ходового винта с покрытием и гайки скольжения. Если важна высокая скорость перемещения и нет требования относительно самоторможения, эффективно подойдет шарико-винтовая пара.