Șurub cu bile. Calcul angrenajului cu șurub

Cuprins:

Șurub cu bile. Calcul angrenajului cu șurub
Șurub cu bile. Calcul angrenajului cu șurub

Video: Șurub cu bile. Calcul angrenajului cu șurub

Video: Șurub cu bile. Calcul angrenajului cu șurub
Video: How to calculate back driving torque for ball screws and lead screws 2024, Martie
Anonim

Transmisia cu șurub aparține categoriei de mecanice. Scopul principal al acestei operațiuni este de a transforma mișcarea de rotație în translație sau invers. Acest tip de transmisie este format din doar două elemente - un șurub și o piuliță.

Descrierea dispozitivului

După cum sa menționat deja, mecanismul de antrenare cu șurub este folosit pentru a converti mișcarea. Cele mai comune exemple de utilizare a acestui sistem au fost dispozitive precum cricuri, prese, mașini de tăiat metale, laminoare, echipamente de ridicare etc. De asemenea, merită remarcat faptul că acestea sunt toate exemple de transformare a mișcării de rotație în translație. Dar pentru procedura inversă, acest dispozitiv este folosit foarte rar. De exemplu, mecanismul de mutare a filmului unei camere funcționează pe principiul invers al conversiei mișcării.

angrenaj cu șurub
angrenaj cu șurub

Există mai multe avantaje ale acestui sistem: funcționare silențioasă, cuplare lină, design simplu, se poate obține o forță mare.

Totuși, există și o serie de dezavantaje: destul de des, angrenajul elicoidal se fixează, iar eficiența sa, adică eficiența, este scăzută.

Dispozitiv șispecie

În prezent, există două unități principale ale sistemului. Primul său tip conține o piuliță fixă și un șurub mobil, iar al doilea tip, dimpotrivă, are o piuliță mobilă și un șurub fix. Prima categorie de dispozitive include un cric cu șurub, iar al doilea grup este folosit, de exemplu, în șuruburile de plumb ale mașinilor-unelte și ale altor dispozitive.

calculul angrenajului elicoidal
calculul angrenajului elicoidal

Există, de asemenea, mai multe tipuri de angrenaje cu șurub:

  • Sistem de glisare.
  • Un sistem de rulare caracterizat prin faptul că piulița are caneluri în care sunt plasate bile.
  • Angrenaje planetare cu role, care sunt considerate destul de promițătoare, deoarece se disting prin precizie și rigiditate ridicate.
  • Tip de transmisie unde, se distinge prin mișcări de translație destul de mici.
  • Transmisie hidrostatică cu șurub cu frecare redusă, uzură redusă și precizie destul de ridicată.

Sculptură și calcul

Pe lângă că există mai multe tipuri de sisteme, există și mai multe tipuri de filete pentru piuliță și șurub. Dacă este necesar să se asigure cea mai mică frecare între părți, atunci se folosește o vedere dreptunghiulară. Cu toate acestea, este foarte important să rețineți aici că fabricabilitatea acestui tip de conexiune este destul de scăzută. Cu alte cuvinte, este imposibil să tăiați un astfel de fir pe o mașină de frezat filet. Dacă comparăm rezistența firelor dreptunghiulare și trapezoidale, atunci primul pierde semnificativ. Din această cauză, distribuția și utilizarea fileturilor dreptunghiulare în șuruburile sunt foarte limitate.

șurub cu bile
șurub cu bile

Din aceste motive, tipul principal care este folosit pentru dispozitivul de șuruburi de transmisie a devenit filet trapezoidal. Acest tip are trei tipuri de pas - mic, mediu, mare. Cel mai popular este sistemul cu ton mediu.

Calculul transmisiei cu șurub se reduce la calculul raportului de transmisie. Formula arată astfel: U=C/L=pd/pK. C este circumferința, L este avansul șurubului, p este pasul șurubului, K este numărul de spire ale șurubului.

Șurub cu bile (BSC)

Șurub cu bile - aceasta este una dintre varietățile de antrenare liniară, care servește și la transformarea mișcării de rotație în translație. Cu toate acestea, există o diferență aici, și anume că acest tip de sistem se caracterizează printr-o frecare foarte mică.

șurub cu bile
șurub cu bile

Rolul șurubului în astfel de sisteme este îndeplinit de arborele, care este de obicei realizat din oțel foarte rezistent. Pe suprafata sa, acest aparat are benzi de alergare cu o forma specifica. Este un astfel de dispozitiv care este capabil să interacționeze cu nuca. Cu toate acestea, munca lor nu se desfășoară direct, așa cum este cazul unui angrenaj cu șurub convențional, ci prin bile mici. Utilizează principiul frecării de rulare.

Acest principiu de interacțiune oferă un coeficient de performanță (COP) foarte ridicat, precum și caracteristici ridicate de suprasarcină.

Aplicarea și dezvoltarea șuruburilor cu bile

Șurubul cu bile este cel mai des folosit în industrie, cum ar fi producția de avioane, în știința rachetelor pentru a muta cârmelesuprafețe din vehicule. Cea mai largă gamă de utilizare a unui astfel de sistem poate fi observată în inginerie de precizie, în special la mașinile CNC.

Istoria acestui șurub este destul de neobișnuită, deoarece primul șurub cu bile cel mai precis a fost obținut folosind un șurub convențional cu precizie redusă. Dispozitivul avea următorul aspect: pe șurub era montată o structură mică de mai multe piulițe, tensionate de un arc, după care a fost lepată pe toată lungimea.

angrenaj elicoidal
angrenaj elicoidal

A devenit posibilă medierea erorilor de pas atât ale șurubului, cât și ale piuliței prin deplasarea elementelor de-a lungul bazei, precum și prin schimbarea direcției de tensiune.

Folosirea șuruburilor cu bile

Pentru a obține o durată lungă de viață a șurubului cu bile, este necesar să respectați regulile de funcționare ale acestui sistem. Pentru ca acesta să își poată menține toți indicatorii la nivelul corespunzător, inclusiv acuratețea, este foarte important să se monitorizeze curățenia spațiului de lucru al dispozitivului. Aburul de lucru nu trebuie expus la particule abrazive precum praf, așchii etc.

mecanism de antrenare cu șurub
mecanism de antrenare cu șurub

Cel mai adesea, astfel de probleme sunt rezolvate prin instalarea de protecție ondulată din cauciuc sau materiale polimerice pe șurubul cu piuliță. Acest lucru elimină complet posibilitatea contaminării. Dacă sistemul funcționează în modul deschis, atunci această problemă poate fi rezolvată într-un alt mod. În astfel de cazuri, este instalat un compresor care, la presiune ridicată, furnizează aer purificat aburului de lucru.

Pentru căDeoarece sistemul funcționează pe principiul frecării de rulare, devine posibilă preîncărcarea, ceea ce vă permite să eliminați jocul inutil al angrenajului. Jocul este decalajul care se formează între mișcarea de rotație și cea de translație în momentul în care își schimbă direcția.

Calitatea transmisiei

Ca orice alt sistem, acesta are avantajele și dezavantajele sale.

Dezavantajele dispozitivului includ faptul că există o șansă de transmisie inversă dacă unghiul de funcționare al șurubului cu bile este prea mare. Acest lucru se întâmplă deoarece există prea puțină frecare, astfel încât piulița să nu se blocheze atunci când este ridicată. Transferă forța liniară în cuplu. În plus, utilizarea unor astfel de sisteme de transmisie pe dispozitive portabile nu este recomandată.

tipuri de angrenaje cu șurub
tipuri de angrenaje cu șurub

Avantajul este că procentul scăzut de frecare provoacă o disipare scăzută, ceea ce, la rândul său, crește foarte mult eficiența întregului sistem. Conform acestui indicator, șurubul cu bile este superior oricărui alt analog al transmisiei, care este angajat în transformarea mișcării de rotație în translație. Eficiența maximă pentru cele mai comune șuruburi cu bile depășește 90%. Pentru comparație, să presupunem că cele mai apropiate angrenaje metrice sau elicoidale au o eficiență maximă de 50%.

Deoarece nu există practic nicio alunecare în șurubul cu bile, acesta are un efect pozitiv asupra creșterii duratei de viață a șurubului cu bile și asupra economiei, deoarece timpul de oprire pentru reparații, lubrifiere sau înlocuire a pieselor este redus semnificativ. Prin urmare, aceste dispozitive sunt cele mai multeprofitabil.

Fabricație și precizie

Cele mai de în altă precizie șuruburi cu bile pot fi obținute doar prin șlefuirea materialului. Există o altă modalitate de a obține un șurub - aceasta este moletarea. Costul va fi mult mai mic decât măcinarea, dar eroarea produsului va fi de aproximativ 50 de microni la 300 mm cursă. Rețineți că cele mai de în altă precizie piese de pământ sunt caracterizate de o eroare de 1-3 microni la 300 mm, iar unele chiar mai puțin. Pentru a obține un semifabricat pentru viitorul șurub, materialul trebuie să fie supus unui proces de prelucrare brută, după care este călit și șlefuit până la starea necesară.

Vizualizarea instrumentală a șurubului cu bile are cel mai adesea o precizie de până la 250 nm pe centimetru. Pentru a face astfel de produse, este necesar să treceți prin procesul de măcinare și măcinare. Este necesar să se efectueze aceste operații pe echipamente de foarte mare precizie. Materia primă pentru astfel de șuruburi este aliajele Invar sau Invar.

Recomandat: