В.шариковинтовых передачах на винте 7 и в гайке 2 выполнены винтовые канавки (резьба) криволинейного профиля, служащие дорожками качения для шариков, размещенных между витками винта и гайки (рис. 1). Наибольшее распространение получила резьба с полукруглым профилем. При этом вращение закрепленной от осевых перемещений гайки вызывает поступательное перемещение винта, или вращение закрепленного от осевых перемещений винта приводит к поступательному перемещению гайки.
Основные геометрические параметры передачи: номинальный диаметр d0, т.е. диаметр расположения центров тел качения, шаг Р резьбы и диаметр Dω, тел качения (обычно Dω =0,6Р).
Достоинства шариковинтовой передачи:
возможность создания больших осевых сил;
малые потери на трение (КПД передачи 0,9 и выше); возможность получения поступательного перемещения с высокой точностью; малые габариты при высокой несущей способности; значительный ресурс.
Рис. 1. Основные параметры полукруглого профиля резьбы
К недостаткам можно отнести сложность конструкции гайки, необходимость высокой точности изготовления и хорошей защиты передачи от загрязнений.
Шариковинтовые передачи применяют в механизмах точных перемещений, в следящих системах и в ответственных силовых передачах (станкостроение, робототехника, авиационная и космическая техника, атомная энергетика, кузнечно-прессовое оборудование и др.).
Устройство и принцип работы. При вращении винта шарики увлекаются в движение по винтовым канавкам, поступательно перемещают гайку и, выкатываясь из резьбы, через перепускной канал (канал возврата) возвращаются в исходное положение. Таким образом перемещение шариков происходит по замкнутому внутри гайки контуру. Наиболее распространена конструкция ШВП, в которой канал возврата соединяет два соседних витка.
В станкостроении применяют трехконтурные гайки. Перепускной канал выполняют в специальном вкладыше, который вставляют в овальное окно гайки. В трехконтурной гайке предусматривают три вкладыша, расположенные под углом 120° один к другому и смещенные по длине гайки на один шаг резьбы по отношению друг к другу. Таким образом шарики в гайке разделены на три (по числу рабочих витков) независимых группы. При работе передачи шарики, пройдя по винтовой канавке на винте путь, равный длине одного витка, выкатываются из резьбы в перепускной канал вкладыша и возвращаются обратно в исходное положение на тот же виток гайки.
1. Размеры разгрузочных канавок, мм
Номинальный диаметр do |
Шаг резьбы Р |
b |
г |
Номинальный диаметр do |
Шаг резьбы Р |
b |
г |
16 |
2,5 |
- |
- |
50 |
10,0 |
1,50 |
0,85 |
25 |
5,0 |
1,00 |
0,55 |
50 |
12,0 |
1,80 |
0,95 |
25 |
10,0 |
1,50 |
0,85 |
63 |
10,0 |
1,50 |
0,85 |
32 |
5,0 |
1,00 |
0,55 |
80 |
10,0 |
1,50 |
0,85 |
32 |
10,0 |
1,50 |
0,85 |
80 |
20,0 |
3,00 |
1,60 |
40 |
5,0 |
1,00 |
0,55 |
100 |
10,0 |
1,50 |
0,85 |
40 |
6,0 |
1,00 |
0,55 |
100 |
20,0 |
3,00 |
1,60 |
40 |
10,0 |
1,50 |
0,85 |
125 |
20,0 |
3,00 |
1,60 |
50 |
5,0 |
1,00 |
0,55 |
Профиль резьбы. Основные параметры полукруглого профиля резьбы (рис. 1, а):
R=(0,515...0,525) Dω, - радиус канавок;
α=45° - угол контакта шариков;
ψ=arctg [Pz /(πdo)] - угол подъема резьбы
(здесь z - число заходов резьбы).
На рис. 1, б показан в нормальном сечении профиль резьбы винта с разгрузочной канавкой, а в табл. 1 приведены размеры разгрузочных канавок по ОСТ 2 Р31-5-89.
ШВП с предварительным натягом. С целью устранения осевого зазора в сопряжении винт-гайка и повышения тем самым осевой жесткости и точности перемещения ведомого элемента ШВП собирают с предварительным натягом.
Для передачи с полукруглым профилем резьбы натяг создают установкой двух гаек с последующим относительным их осевым смещением. Относительное смещение гаек осуществляют установкой прокладок между ними или их относительным угловым поворотом.
Профиль резьбы и конструкцию гайки (канал возврата шариков, регулирование натяга и т.д.) определяет завод-изготовитель.