Шариковые винтовые передачи ШВП

Основное назначение шариковой винтовой передачи – превращение вращательного движения в плавное и точное поступательное, или наоборот. На сегодняшний день это наиболее востребованная в мире система типа винт-гайка, использующая в работе сферические тела качения. Если сравнивать ШВП с системами винт-гайка скольжения, то стоит отметить, что по эффективности они очень близки, но шариковые передачи лишены некоторых недостатков передач скольжения, таких как невысокий ресурс, пониженный КПД и большие потери энергии из-за сил трения.

Устройство и свойства винтовых шариковых передач

Конструкция шариковой винтовой передачи достаточно проста. Этот узел состоит из винта, по которому перемещается гайка с винтовыми канавками. Эти углубления выполняют роль дорожек качения для шариков, помещенных в пространство между витками двух резьбовых соединений. В этой системе шарики перемещаются по бесконечной траектории – пробежав по винтовым канавкам до конца и сместив гайку, они попадают в особый перепускной канал, возвращающий их в исходное положение. Для устройства перепускных каналов узел снабжают вкладышами, монтирующимися в проемы на гайке. Существуют и многозаходные узлы со специальной резьбой, для которых требуются гайки с особым исполнением.

Производители выпускают ШВП с разным количеством рабочих витков, чаще всего от 1 до 6. Реже встречаются детали с большим их числом – их используют в оборудовании, работающем с большими нагрузками, например, мощными металлообрабатывающими станками. По конструктивным особенностям также отличают передачи двух типов: с зазором и с натягом. Для изготовления ШВП используют катание или шлифовку. В первом случае деталь производят методом проката, а во втором – используя сложное, многоуровневое шлифование заготовки. Среди важных особенностей винтовых передач качения особо стоит отметить такие:

  • Способность передавать большие нагрузки при скромных габаритах;

  • Низкие потери энергии на трение;

  • Плавный ход и отсутствие ударов;

  • Бесшумность;

  • Отличные скоростные характеристики;

  • Высокая точность передачи движения.

Разумеется, имеют шариковые винтовые передачи и ряд недостатков. Наиболее серьезным из них можно считать сложность устройства гайки, что оказывает влияние на надежность узла и его стоимость. Также конструкторы относят к минусам ограниченную длину винтовой части, которая не может быть увеличена до бесконечности из-за того, что на каждую единицу длины детали происходит накопление погрешности. Скорость передачи также не может быть увеличена выше определенного предела, так как чем быстрее происходит перемещение, тем сильнее вибрации в узле.

Особенности эксплуатации ШВП

Винтовые передачи с телами качения – достаточно «нежные» узлы, которые при несоблюдении условий эксплуатации быстро выходят из строя. Основными врагами ШВП можно назвать пластическую деформацию, усталостное выкрашивание и естественный износ, связанный с действием сил трения и негативных внешних факторов. Чаще всего страдают дорожки, которые стираются и сминаются, после чего эффективность узла падает вплоть до полного его отказа.

Чтобы продлить срок службы винтовых передач используются самые различные способы. В первую очередь, многие проблемы ШВП призвана решить правильно подобранная смазка, которая снижает коэффициент трения и защищает рабочие поверхности передачи от загрязнений и действия влаги. Также нередко используют и конструктивные элементы, закрывающие деталь от внешних воздействий. В последние годы, чтобы продлить срок службы ШВП, производители применяют физико-химические способы. Чаще всего применяют специальные покрытия, увеличивающие прочность внешнего слоя элементов передачи или обработку поверхностей: азотирование, воздействие СВЧ и т.д.

Область применения ШВП широка и эти узлы можно встретить почти во всех сферах производства. Наибольшее распространение они получили в конструкциях исполнительных механизмов, в системах контроля и слежения за процессами, а также в силовых передачах тяжелых промышленных станков, от которых требуется высокая грузоподъемность, точность и надежность. Востребованы передачи такого типа и в наукоемких областях, например, в аэрокосмическом комплексе, атомной энергетике и робототехнике. Отлично показали себя приводы в связке с гидравлическим и пневматическим оборудованием.