Какой незаменимый ключевой компонент существует в мире трансмиссий?

В мире передач шариковый винт является незаменимым ключевым механическим компонентом. Это самый распространенный элемент передачи в станочном и точном машиностроении, его основная функция — преобразование вращательного движения в линейное. Благодаря низкому коэффициенту трения шариковые винты широко применяются в различном промышленном оборудовании и точных приборах.

Шариковый винт состоит из винта, гайки, стальных шариков, предварительно нагруженной пластины, инвертора и устройства защиты от пыли. Его функция заключается в преобразовании вращательного движения в линейное, то есть изменение действия подшипника с скольжения на качение.
В 1898 году люди впервые попытались поместить стальные шары между гайкой и винтом, превратив скольжение традиционного винта в качение; заменив трение скольжения на трение качения, преобразовав вращательное движение стальных шариков внутри гайки в линейное движение и преобразовав крутящий момент в осевую повторяющуюся силу, чтобы улучшить плохую точность позиционирования и легкое повреждение традиционных винтов.

Шариковый винт был изобретен Рудольфом Г. Боэмом из Техаса и получил американский патент в 1929 году.

Когда шариковый винт используется как активный элемент, гайка преобразует вращательный угол винта в линейное движение согласно шагу соответствующей спецификации. Пассивная деталь может быть соединена с гайкой через корпус гайки, тем самым реализуя соответствующее линейное движение.

Конструкция шарикового винта металлическая, обычно из стали, и состоит из гайки с внутренней резьбой и винта. Спиральная канавка гайки соответствует спиральной канавке винта.

Внутри канавок, внутри гайки находятся много маленьких шариков из хромовой стали. Когда шарики циркулируют внутри гайки, они обеспечивают плавное движение под винтом. Отражательная пластина или система возврата удерживает шарики и заставляет их циркулировать через гайку.

При использовании с двигателем шариковые винты достигают эффективности до 90%. Они весьма точны, с погрешностью всего несколько тысячных дюйма на фут. Многие отрасли используют шариковые винты для точного управления, включая авиакосмическую, компьютерную, электронную, автомобильную и медицинскую промышленность.

Шариковые винты также часто используются в производственных процессах и широко распространены в роботах, автоматизированных конвейерах, оборудовании для обработки материалов, транспортерах, станках с ЧПУ, системах управления проводами и оборудовании для точной сборки.

Конструкция шарикового винта состоит из винта и гайки, каждый из которых имеет соответствующие спиральные канавки. Шары перемещаются между этими канавками и обеспечивают единственную точку контакта между гайкой и винтом.

При вращении винта или гайки шарики отклоняются отражателем в систему возврата шариков гайки, и они проходят через систему возврата по непрерывному пути к противоположному концу шариковой гайки. Затем шарики выходят из системы возврата в направляющие канавки шарикового винта и гайки для циркуляции в закрытом контуре.

Шариковая гайка определяет нагрузку и срок службы шарикового винта. Соотношение количества резьб в цикле шариковой гайки к количеству резьб на шариковом винте определяет степень, в которой шариковая гайка достигнет усталостного износа (износа) быстрее, чем шариковый винт.

В шариковой гайке содержится два типа методов возврата шариков: внешний циркуляционный тип и внутренний циркуляционный тип.

Внешний циркуляционный тип: Шарики возвращаются к противоположному концу цикла через трубку возврата, и трубка возврата шариков выступает над внешним диаметром шариковой гайки.

Внутренний циркуляционный тип: Шарики возвращаются через или вдоль стенки гайки, ниже внешнего диаметра шариковой гайки.

Тип внутренней циркуляции имеет вращающийся контур (как показано на рисунке выше). Шары принуждаются подниматься через верхнюю часть резьбы на винте через систему возврата. Это называется типом внутренней системы возврата с крестовым отражателем. В шариковой гайке с крестовым отражателем шарик совершает только один оборот вокруг вала, а путь возврата закрывается шариковым отражателем (B) внутри гайки (C), что позволяет шарикам переходить между смежными желобами в точках (A) и (D).

При вращении длинной шариковой гайки на высокой скорости она начнет вибрировать, как только коэффициент стройности достигнет естественной гармоники размеров вала. Это называется критической скоростью и может быть очень вредным для срока службы шариковой гайки. (Безопасная рабочая скорость не должна превышать 80% критической скорости винта.)

Некоторые приложения требуют более длинных валов и высоких скоростей, и именно в этих случаях требуется использование вращающейся шариковой гайки.