Передача винт-гайка скольжения: принцип работы, характеристики и применение
Передача винт-гайка скольжения — это механическая передача, предназначенная для преобразования вращательного движения в поступательное. Конструкция состоит из ходового винта с трапецеидальной резьбой и соответствующей гайки, соприкасающихся поверхностями. Такие передачи широко применяются в металлорежущих станках, прессах, домкратах и приводах трубопроводной арматуры благодаря простоте конструкции и эффекту самоторможения, а также во всевозможных актуатарах и исполнительных устройствах.
Устройство и принцип работы передачи винт-гайка
Винтовая передача винт и гайка работает по принципу преобразования вращения в линейное перемещение через резьбовое соединение. Концы винта устанавливаются на подшипниковых опорах (радиально-упорных или упорных), гайка соединяется с подвижными каретками линейных направляющих. Когда винт вращается электрическим или ручным приводом, гайка линейно перемещается вдоль его оси, и механическая передача винт-гайка приходит в движение.
Материалы изготовления
Винт скольжения изготавливается из твердой углеродистой стали (например, C45, сталь 45, 50) или нержавеющей стали. Для повышения износостойкости применяют азотирование сталей 18ХГТ, 40ХФА, 12ХН3А. Гайку делают из мягкого антифрикционного материала: оловянистых бронз (Бр.ОФ 10-1, Бр.ОЦС 6-6-3) при окружных скоростях 0,2-0,25 м/с или безоловянистых бронз (Бр.АЖ 9-4) при меньших скоростях. Также применяются латунь, полиамид и антифрикционный чугун.
Гайка изнашивается быстрее винта из-за меньшей твердости материала, поэтому ее можно заменить отдельно от винта. Допускаемые давления в резьбе: закаленная сталь по бронзе — 10-12 МПа, незакаленная сталь по бронзе — 8-10 МПа
Виды трапецеидальной резьбы
Трапецеидальная резьба была изобретена в 19 веке для замены прямоугольной резьбы при использовании в винтах подачи станков, подъемников и прессов.
Существует 2 основных типа трапецеидальной резьбы:
- стандарта ACME с углом профиля 29°
- метрическая с углом 30° согласно ГОСТ 9484-81, ГОСТ 24737-91.
Технические передачи винт-гайка
Осевая грузоподъемность пары гайка-винт достигает от 10 до 1200 кН в зависимости от размера, но резко падает с ростом длины винта из-за потери устойчивости. Длина цельного винта достигает 12 м, стыкованного — до 20 м. Под заказ может быть изготовлено изделие почти любой конфигурации и размера.
Достоинства и недостатки передачи винт-гайка
К достоинствам передачи винт-гайка скольжения относятся следующие характеристики:
- Самоторможение предотвращает самопроизвольное движение груза при условии, когда угол подъема резьбы меньше приведенного угла трения.
- Устойчивость к обратному ходу особенно важна в подъемных механизмах и вертикальных установках.
- Передача работает тише по сравнению с шарико-винтовыми механизмами и значительно дешевле в производстве.
- Высокая статическая нагрузка, значительно большие нагрузки по сравнению с ШВП, при низкой частоте использования.
- Возможность работы при вибрации и ударных нагрузках.
Недостатки передачи винт-гайка включают:
- Низкий механический КПД из-за больших потерь на трение скольжения.
- Повышенный износ требует применения антифрикционных материалов для гайки или регулярной смазки.
- Меньшие долговечность и скорость по сравнению с передачами качения ограничивают применение при высоких скоростях перемещения.
- Не высокий цикл работы или частота срабатывания.
Области применения передачи винт-гайка
Передачи винт-гайка скольжения применяются в разнообразном промышленном оборудовании. В токарных станках они используются в механизмах подачи суппортов и перемещения столов. Приводы трубопроводной арматуры, винтовые прессы и упаковочное оборудование используют трапецеидальные винты для создания больших осевых усилий
Назначение передачи винт-гайка также включает применение в сборочных линиях, сельскохозяйственной технике, линейных актуаторах и винтовых домкратах-подъемниках. Захватные устройства роботов и манипуляторы используют эти передачи для точного позиционирования. В нажимных устройствах прокатных станов применяют упорную резьбу с высокой грузоподъемностью.
Сравнение с другими типами передач
По сравнению с устаревшим винтом с прямоугольной резьбой, трапецеидальный винт меньше изнашивается и имеет большую грузоподъемность благодаря меньшей концентрации напряжений. Относительно шарико-винтовой передачи качения, пара винт-гайка скольжения имеет меньший КПД (0,3-0,5 против 0,8-0,95), следовательно, меньшие долговечность и скорость.
Преимущества и недостатки передачи винт-гайка скольжения делают ее оптимальным выбором для применений, требующих самоторможения, работы с ударными нагрузками и ограниченного бюджета. Передача винт-гайка ГОСТ 24705-2004 обеспечивает стандартизацию параметров и взаимозаменяемость деталей.
Токарная обработка и изготовление
Токарная обработка трапецеидальных и шлифованных валов выполняется по чертежам заказчика и образцам. Обработка концов включает нарезание резьбы, шлифование опорных шеек под подшипники и изготовление шпоночных пазов. Кинематическая схема передачи винт-гайка учитывается при проектировании для правильного выбора типа резьбы, шага и диаметра.
Эскиз передачи винт-гайка скольжения и чертеж передачи винт-гайка должны содержать все основные размеры: наружный, средний и внутренний диаметры резьбы, шаг, число заходов, длину винта. Передача винт-гайка купить можно у специализированных поставщиков с индивидуальным подбором характеристик под конкретную задачу.
Для технического подбора и заказа передач винт-гайка обращайтесь к нашим специалистам bergab@yandex.ru. Мы поставляем высококачественные пары гайка-винт ведущих мировых производителей для самых требовательных применений с полным техническим сопровождением и расчетом параметров.