Почему именно шариковые винты?
В последние годы потребность в миниатюрных шариковых винтах стала более очевидной благодаря беседам с нашими клиентами и отзывам рынка. В частности, растет спрос на высококачественные шариковые винты, произведенные в США и имеющиеся на складе. В ответ на этот запрос компания FUYU Linear выпустила линейку шариковых винтов диаметром шесть, восемь и десять миллиметров.
Компания FUYU Linear ориентируется на применение в медицинской, лабораторной автоматизации и полупроводниковой промышленности. Мы считаем, что это одни из самых перспективных отраслей, поскольку многие роботы, используемые для автоматизации, требуют применения миниатюрных шариковых винтовых передач.
Точность и прецизионность шарикового винта
В отрасли может возникать некоторая путаница в терминологии при обсуждении точности и прецизионности. Часто клиенты считают эти понятия взаимозаменяемыми, но это не так. На самом деле это два разных термина, используемых для обозначения шариковых винтовых передач и способов их применения.
Точность определяется винтом и может отражать способ его изготовления. Например, был ли он прокатан или отшлифован? Точность сравнима с броском дротика в центр мишени и попаданием в яблочко. С другой стороны, прецизионность определяет гайку и представляет собой повторяемость, или как часто система попадает в намеченную цель.
Ориентация шарикового винта
Ещё один фактор, о котором инженеры часто забывают, — это ориентация шарикового винта. Шариковые винты рассчитаны на наилучшую работу, когда нагрузка приходится на осевое положение. Причина в том, что обычно нагрузка поддерживается профильной направляющей, линейным подшипником или рельсом, в то время как сам шариковый винт совершает движение.
Как только система поворачивается вертикально, направление нагрузки становится однонаправленным, и силы направлены исключительно вниз. Это оказывает многостороннее влияние на конструкцию системы, в том числе на износ шарикового винта во время движения как по скорости, так и по ускорению. По мере движения устройства вверх и вниз скорость и замедление добавляют дополнительную нагрузку на систему. В результате может возникнуть подразумеваемая ударная нагрузка в нижней части, поэтому изменение направления нагрузки становится критически важным для проектирования системы.
Скорость и ускорение шарикового винта
Скорость — ещё один важный фактор, но её лучше разделить на две части: скорость вращения шариковой гайки и скорость вращения винта. Первая часть относится к самому винту и определяет скорость его вращения. Длина винта часто определяет пределы его скорости. Например, чем длиннее винт, тем больше возможна вибрация. Вибрация в системе приводит к коррозии и сокращению срока службы. Многие конструкторы стремятся к тому, чтобы грузы перемещались как можно быстрее, чтобы как можно скорее достичь желаемого положения. К сожалению, у винта есть ограничения, которые необходимо учитывать.
Вторая часть понятия критической скорости относится к гайке. Здесь критическая скорость обозначает скорость вращения гайки в пределах возможностей системы возврата и отражает скорость рециркуляции шариков во внутренних шарикоподшипниках. Миниатюрные метрические винтовые узлы от FUYU Linear имеют очень плавный, бесшумный внутренний возврат, способный работать с более высокими скоростями вращения гайки.
Рабочие циклы шариковинтовой передачи
Сам по себе рабочий цикл не является чрезмерно критичным. Обычно он скорее служит поводом для обсуждения срока службы винта, что может стать чрезвычайно сложным при рассмотрении профиля движения. Профиль движения обычно представляет собой трапециевидное движение, включающее начальное ускорение, затем постоянное движение и, наконец, замедление. Хотя все эти параметры очень важны, ускорение — один из тех факторов, которые обычно игнорируются. На самом деле, найти ограничения по ускорению шариковинтовой передачи в справочных материалах крайне сложно, поэтому часто используется стандартное значение в полтора G. Это число скорее является рекомендацией, поскольку фактические максимальные скорости, ускорение и замедление зависят от конкретного применения и часто должны определяться экспериментальным путем.
Одно из главных преимуществ шариковых винтовых передач — это их гарантированный срок службы. Международные стандарты уточняют, как мы определяем срок службы шарикового винта. В метрической системе это обычно функция миллиона оборотов, что соответствует нашему показателю L10, и статистически 90% шариковых винтовых передач достигают этого срока службы. В реальности они могут достигать гораздо большего срока, но теперь существует установленное минимальное значение.
Ход шарикового винта
В миниатюрных шариковых винтах существует несколько факторов, связанных с ходом. При коротких перемещениях в один или два миллиметра возникают трудности, поскольку шарики не полностью циркулируют внутри гайки. Определение срока службы шарикового винта в таких условиях, а также конструкция и функционирование системы возврата будут играть решающую роль в его работе. Например, для гидравлического насоса требуется чрезвычайно короткий диапазон перемещения от 10 до 100 миллиметров. На последнем миллиметре перемещения будет действовать наибольшая сила, что может создавать проблемы при определении срока службы шарикового винта.
Применение в системах с большим ходом также может создавать проблемы. Например, поскольку шариковый винт диаметром 6 миллиметров перемещается на один метр, критическая скорость и предотвращение провисания становятся важными факторами. Таким образом, между крайними короткими и длинными диапазонами хода находится золотая середина, или оптимальная зона, где ход от 100 до 200 миллиметров является идеальным для наилучшей работы таких винтов.
Грузоподъемность шариковинтовых передач
Шариковые винты рассчитаны на 100% осевую нагрузку. При правильной настройке срок службы шарикового винта составляет L10. Часто причиной выхода из строя шариковых винтов является деформация винта и гайки в результате неправильной ориентации нагрузки. Радиальная или моментная нагрузка на шариковый винт может повлиять на срок службы L10, снизив несущую способность более чем на 90%. Вывод: если в каталоге приводятся расчеты, рекомендующие параллельную опорную конструкцию в пределах определенного параметра, крайне важно придерживаться этих рекомендаций.
Дата публикации: 23 октября 2023 г.