Передача ходовой винт-гайки скольжения жидкостного трения (гидростатическая)
Эта передача работает в условиях жидкостного трения, поэтому износ полностью устраняется. Коэффициент жидкостного трения значительно меньше коэффициента трения скольжения. Передача фактически является беззазорной, т.к. зазор резьбы заполнен масляным слоем.
Рис. 4.5. Стрельчатая арка передачи винт-гайка качения
Жесткость масляного слоя может даже превышать контактную жесткость передачи смешанного трения. У этой передачи очень высокая точность перемещения, сглаживаются циклические ошибки винта, т.к. заполняется маслом все неровности на профиле резьбы. К.Н.Д. передачи доходит до 0,99.
Работает гидростатическая передача винт-гайка следующим образом. Масло от насоса I (рис. 4.3) подается через фильтр тонкой очистки 2 под давлением 3-4 МПа к дросселям 3 и 4. Пройдя дроссели, масло через отверстия 5 и 6 попадает соответственно в карманы 7 и 8, выполненные на боковых сторонах резьбы гайки и через зазоры в резьбе специальные отверстия в гайке вытекает на слив.
При действии через гайку на винт осевой силы, например, справа, налево первоначальный осевой зазор, с одной боковой стороны уменьшается, а с другой - увеличивается. Вследствие наличия дросселей 3 и 4 давление в кармане 7 уменьшается, а в кармане 8 увеличивается. Разность давлений в этих карманах обеспечивает восприятие осевой силы масляным слоем.
Гидростатическую передачу целесообразно применять в точных и тяжелых станках, в том числе с ЧПУ.
Передача ходовой винт-гайка качения
Передача винт-гайка качения рис. 4.4 получила очень широкое применение в приводах подач станков с ЧПУ. Поскольку трение скольжения заменяется трением качения, то увеличивается точность малых перемещений, уменьшается износ резьбы и повышается долговечность до 8-10 тысяч часов работы, что примерно в 10 раз больше по сравнению с передачей скольжения смешанного трения. К.П.Д. передачи 0,9-0,95. Передача изготавливается без зазора с натягом в резьбе, что обеспечивает точное перемещение подвижного узла в обе стороны. Вследствие малого коэффициента трения передача несамотормозящаяся, поэтому для торможения применяют различные фрикционные тормоза.
Основными профилями
резьбы винта и гайки являются полукруглый
с отношением
рис.
4.5а и стрельчатая арка рис. 4.56.
Рис. 4.6.
Рис. 4.7. Передача винт-гайка качения с натягом
В передаче с полукруглым профилем выполняются два полугайки, осевым смещением которых (или относительным поворотом) создается предварительный натяг рис. 4.7. В передаче с профилем стрельчатая арка преднатяг создается установкой шариков несколько большего диаметра.
Для опор винта, как правило, с двух сторон применяют комбинированные роликоподшипники типа 504000узис. 4.JI которые обладают очень высокой осевой жесткостью, однако при быстрых перемещениях в них выделяется большое количество тепла. С целью увеличения скоростей быстрых подач до 20 м/мин в последнее время начинают применять для опор винтов по четыре радиально-упорных шарикоподшипника с углом контакта 60°. Однако при этом несколько снижается осевая жесткость.
Основными параметрами
передачи является: расчетный диаметр
передачи -
[соответствует
диаметру окружности центров шариков);
шаг резьбы -
диаметр
шариков -
накопленная
погрешность
шага-
класс
точности передачи.
Материалы винтов и гаек
Передача должна обеспечивать высокую износостойкость, что обеспечивается высокой твердостью резьбы винта и гайки.
Винты изготавливаются
из сталей
с
закалкой до
Гайки
и вкладыши изготовляют из сталей
,
с закалкой и цементацией до
j
Технические требования к передаче
Отраслевой стандарт OCT 2P3I-I-80 устанавливает следующие классы точности передач: Н - нормальный, П, В, А, С - самый точный. Накопленная погрешность шага резьбы в зависимости от класса точности должна соответствовать таблице 4.1.
Для передач
с
установлен
шаг
;
для передаче
и
;
для передач с
,
Р = 10 мм, с
Стандарт устанавливает четыре исполнения передачи винт-гайка качения с двумя гайками отличающиеся исполнением корпуса гаек и его присоединительными размерами.
В настоящее время выпускаются трехвитковые гайки, однако для обеспечения долговечности передачи равной сроку службы станка до капитального ремонта необходимо проектировать гайки качения с 4-6 витками.
Таблица 4.1
Расчет передачи
Опыт эксплуатации станков с ЧПУ показал, что проектировать привода подач необходимо так, чтобы собственная частота колебаний механической системы была не менее 70-90 Гц. Обеспечить, такое условие можно лишь в том случае, если передача винт-гайки качения совместно с опорами винта обладает достаточной осевой жесткостью.
Расчет проводят в следующей последовательности.
1. Расчет диаметра
винта по центрам шариков проводят исходя
из технологических соображений, чтобы
длина винта
не
была
тогда
2. Проверка
подученного диаметра шейки винта
на прочность проводится по зависимости
(4.5).
3. Расчет винта на устойчивость проводится по зависимости (4.17).
4. Определяется допустимая статическая осевая нагрузка
где
-
угол контакта;
-
угол наклона винтовой линии.
5.Определяется допустимая осевая сила
где,
6. Определяется сила пред натяга
Определяется податливость и жесткость передачи.
Общая податливость
передачи
складывается из податливостей
последовательно соединенных элементов
где
-суммарная
жесткость передачи;
- податливость опор винта;
- податливость
винта;
- податливость шариковой передачи;
- податливость
стыка корпуса гайки с подвижным узлом
станка.
8. Жесткость шариковой передачи можно найти по зависимости
Суммарную жесткость передачи можно также найти по номограмме [7], где схема I - одна опора винта с подшипником типа 504000; схема II - обе опоры винта с подшипниками типа 504000.
9. Определяется
собственная частота колебаний механической
части привода подачи и сравнивается с
допустимой 70-90 Гц. Если это условие не
выдерживается, то увеличивается диаметр
винта
и
расчет повторяется.
Наиболее эффективным путем повышения жесткости передачи является увеличение диаметра винта.