Что, почему и как

Благодаря своей способности обеспечивать большую тягу и точное позиционирование шарико-винтовые передачи можно встретить во многих автоматизированных сборочных системах, требующих линейного перемещения.

Шариковые винты управляют позиционирующими столами при сборке мелких деталей. Шариковые винты управляют осью Z в роботах и ползунами в электромеханических сборочных прессах. Благодаря высокой жёсткости, малой усадке и высокой скорости перемещения шариковые винты можно встретить во многих сборочных станках для электроники, включая загрузчики магазинов, принтеры для нанесения пасты, дозаторы и оборудование для установки и вставки.

Как и трапецеидальные винты, шарико-винтовые передачи преобразуют вращательное движение в поступательное. Но, в отличие от трапецеидальных винтов, шарико-винтовые передачи имеют вогнутую винтовую резьбу, а шарикоподшипники вращаются между винтом и гайкой по дорожке качения. Такая конструкция значительно снижает механический износ и позволяет шарико-винтовой передаче преобразовывать более 90% крутящего момента двигателя в тягу.

Резьба шарико-винтовой передачи может быть шлифованной или накатанной. Шарико-винтовые передачи со шлифованной резьбой точнее, чем с накатанной, но и дороже. Как и винты Acme, шарико-винтовые передачи имеют незначительный люфт, то есть относительное осевое перемещение между винтом и гайкой при остановленном двигателе. Как в шарико-винтовых передачах, так и в винтах Acme люфт обычно начинается с 0,006 дюйма (0,006 дюйма). Однако по мере износа винта Acme величина люфта увеличивается. В шарико-винтовой передаче этого не происходит благодаря её низкому износу.

Наличие люфта зависит от области применения. Например, при вертикальном перемещении нагрузка постоянно давит на гайку, поэтому люфт не является проблемой. Один из способов устранения люфта — использование гайки с предварительным натягом. Предварительный натяг означает, что контакт между шариками и канавками предварительно нагружен, поэтому зазор в дорожке качения отсутствует. Положение гайки полностью зависит от углового положения вала. Предварительный натяг также увеличивает жёсткость системы.

Не следует упускать из виду опорные подшипники на каждом конце шарико-винтовой передачи. Они подразделяются на простые, неподвижные и свободные. Простые опоры, такие как шарикоподшипники, обеспечивают хорошую радиальную жёсткость, но не осевую. Неподвижные опоры, такие как пары радиально-упорных подшипников, обеспечивают жёсткость в обоих направлениях. Свободная опора — это просто отсутствие опоры.

От того, насколько хорошо закреплен шарико-винтовой механизм, зависит скорость его вращения и допустимая нагрузка. При выборе шарико-винтовых механизмов инженеры должны предоставить как можно больше информации об их применении. Эта информация должна включать ожидаемые нагрузки, направления, цикл, количество ходов и жизненный цикл. Важны даже условия окружающей среды, поскольку они могут повлиять на уплотнения подшипников.

Кори советует инженерам понимать разницу между точностью, повторяемостью и разрешением и избегать требования к точности, превышающей реальную необходимость. Повышение точности в винтовых системах обходится чрезвычайно дорого. Повышение повторяемости — это разница между стандартной гайкой и гайкой с преднатягом. Это обойдётся дороже, но не так дорого, как повышение точности. Повышение разрешения — это недорого и просто.