Технические данные
  • Шарико-винтовые передачи, pdf-файл, объем-1686 кб: Иконка pdf Скачать
  • Инструкция к ШВП, pdf-файл, объем-209 кб: Иконка pdf Скачать

Шарико-винтовые передачи

Шарико-винтовые передачи

Компания SNR производит катаные и шлифованные шарико-винтовые передачи (ШВП). Большой выбор гаек, вариантов обработки и обширные технические знания позволяют нам конструировать шарико-винтовые пары в соответствии со специальными запросами наших клиентов.

Шарико-витовые передачи находят свое применение в самых разных отраслях, таких как металлообрабатка, обработка дерева, авиастроение, автоматические линии сборки, производство полупроводников.

Изменение и допустимое отклонение хода

Классы точности шариковинтовых пар определяются в соответствии с ISO 3408. Точность определяет максимально допустимое отклонение хода шарико-винтовой передачи за полезный ход lu. Для классов точности t7-t10 среднее отклонение на ходе 300 мм в любой части резьбы.
Изменение и отклонение хода

lu - полезный ход - это ход плюс длина шариковой гайки
le - выбег – это осевой ход за пределами полезного хода , служащий для безопасности. Ограниченный ход и допустимые отклонения жесткости для полезного хода не используются.
lo – номинальный ход – это осевой ход номинальный шаг, умноженный на число поворотов вращения шариковой гайки относительно шпинделя
C – корректировка полезного хода, определяемая пользователем. Разница между полезным и действительным ходом определяется пользователем (стандарт с=0)
ep – верхние и нижние лимиты действительного хода формируют области точности для среднего хода
Vup – допустимое отклонение полезного хода выше полезного хода lu
V300p - допустимое отклонение для длины хода 300 мм
V2πp – допустимое отклонение за один оборот

Допустимые отклонения хода

Длина винта lu, мм Класс точности
T0 T1 T3 T5 T7 T10
от до ep vu ep vu ep vu ep vu ep vu
0 315 4 3.5 6 6 12 12 23 23 52 мкм/300 мм 210 мкм/300 мм
315 400 5 3.5 7 6 13 12 25 25
400 500 6 4 8 7 15 13 27 26
500 630 6 4 9 7 16 14 32 29
630 800 7 5 10 8 18 16 36 31
800 1000 8 6 11 9 21 17 40 34
1000 1250 9 6 13 10 24 19 47 39
1250 1600 11 7 15 11 29 22 55 44
1600 2000 - - 18 13 35 25 65 51
2000 2500 - - 22 15 41 29 78 59
2500 3150 - - 26 17 50 34 96 69
3150 4000 - - 32 21 62 41 115 82
4000 5000 - - - - 76 49 140 99
5000 6300 - - - - - - 170 119


Допуск для изменения хода внутри интервала 300 мм(международные стандарты)

Класс точности T0 T1 T3 T5 T7 T10
e300 DIN, ISO 3.5 6 12 23 52 210
e300 JIS B 1192 3.5 5 8 18 50 210
e 3 4 6 8 - -

Рабочее испытание и испытание на опорную прочность в соответствии с ISO 3408-3

Измерение радиального биения t5 наружного диаметра вала на отрезке l5 для определения прямолинейности по отношению к АА'

Номинальный диаметр d0в мм I5 t5p в мкм/интервал I5
класс точности
от до 0 1 3 5 7 10
6 12 80 16 20 25 32 40 80
12 25 160
25 50 315
50 100 630
100 200 1250
Номинальный диаметр I1/d0 t5max в мкм/I1>4*15
От до 0 1 3 5 7 10
- 40 32 40 50 64 80 160
40 60 48 60 75 96 120 240
60 80 80 100 125 160 200 400
80 100 128 160 200 256 320 640
Измерение концентричности


Измерение радиального биения t6.1 опорных цапф по отношению к АА' при l6≤l. Для длины l6>l должно выполняться условие
Измерение концентричности

Номинальный диаметр d0в мм l в мм t6.1p в мкм/интервал l
класс точности
от до 1 3 5 7 10
6 20 80 10 12 20 40 63
20 50 125 12 16 25 50 80
50 125 200 16 20 32 63 100
125 200 315 - 25 40 80 125
Измерение концентричности


Измерение радиального биения t7.1 концевых цапф винта по отношению к опорным цапфам для l7≤l. Для длины l7>l примиенимо
Измерение концентричности

Номинальный диаметр d0в мм l в мм t7.1p в мкм/интервал l
класс точности
от до 1 3 5 7 10
6 20 80 5 6 8 12 16
20 50 125 6 8 10 16 20
50 125 200 8 10 12 20 25
125 200 315 - 12 16 25 32
Измерение концентричности


Торцевое биение t8.1 заплечника опорной цапфы винта по отношению к опорной цапфе.

Номинальный диаметр d0в мм t8.1p в мкм
класс точности
от до 1 3 5 7 10
6 63 3 4 5 6 10
63 125 4 5 6 8 12
125 200 - 6 8 10 16
Измерение концентричности


Торцевое биение t9 опорной поверхности гайки по отношению к АА' (только для шариковых гаек с предварительным натягом)

Диаметр фланца D2в мм t9p в мкм
класс точности
от до 0 1 3 5 7 10
16 32 8 10 12 16 20 -
32 63 10 12 16 20 25 -
63 125 12 16 20 25 32 -
125 250 16 20 25 32 40 -
250 500 - - 32 40 50 -
Измерение концентричности


Радиальное биение t10p наружного диаметра гайки по отношению к АА' (только для шариковых гаек с предвариетльным натягом)

Диаметр фланца D2в мм t10p в мкм
класс точности
от до 0 1 3 5 7 10
16 32 8 10 12 16 20 -
32 63 10 12 16 20 25 -
63 125 12 16 20 25 32 -
125 250 16 20 25 32 40 -
250 500 - - 32 40 50 -
Измерение концентричности


Изменение параллельности t11 цилиндрической гайки относительно АА' (только для шариковых гаек с предварительным натягом)

t11p в мкм на 100 мм (кумулятивный)
класс точности
0 1 3 5 7 10
14 16 20 25 32 -
Измерение концентричности

Испытания на соответствие техническим условиям 3408-3

Измерение тормозного момента на нагружающем Δ Tp

Измерение концентричности

Тормозной момент через нагружающий Tpr

Момент шарикового винта , который требуется чтобы повернуть для поворота шариковой гайки против винта (или наоборот) без внешней нагрузки. Возможные моменты трения из-за уплотняющего элемента не берутся во внимание.

Совокупный тормозной момент Tt

Момент который требуется чтобы повернуть шариковую гайку против шарикового винта (или наоборот) без внешней нагрузки, включая момент трения уплотняющих элементов

Вариация момента

Значение колебаний предварительно определенного тормозного момента под предварительной нагрузкой. Положительное или отрицательное значение относительно среднего момента

Метод измерений

Предварительный натяг генерирует динамический момент трения между гайкой и резьбой в шарико-винтовой паре. Это измеряется путем перемещения шпинделя с резьбой на постоянной скорости, в то время как гайка удерживается специальным блокирующим устройством. Измеренная сила F используется для подсчета тормозного момента шпинделя с резьбой.

Измерение концентричности

Средний крутящий момент Tp0[Нм] Общая длина [мм]
До 4000 От 4000 до 10000
40<(Длина резьбовой части/диаметр винта)≤60 (Длина резьбовой части/диаметр винта)≤40 -
ΔTpp (в % до Tp0)
класс точности
ΔTpp (в % до Tp0)
класс точности
ΔTpp (в % до Tp0)
класс точности
от до 0 1 3 5 7 0 1 3 5 7 3 5 7
0.2 0.4 ±30% ±35% ±40% ±50% - ±40% ±40% ±50% ±60% - - - -
0.4 0.6 ±25% ±30% ±35% ±40% - ±35% ±35% ±40% ±45% - - - -
0.6 1.0 ±20% ±25% ±30% ±35% ±40% ±30% ±30% ±35% ±40% ±45% ±40% ±45% ±50%
1.0 2.5 ±15% ±20% ±25% ±30% ±35% ±25% ±25% ±30% ±35% ±40% ±35% ±40% ±45%
2.5 6.3 ±10% ±15% ±20% ±25% ±30% ±20% ±20% ±25% ±30% ±35% ±30% ±35% ±40%
6.3 10.0 - - ±15% ±20% ±30% - - ±20% ±25% ±35% ±25% ±30% ±35%

Осевой зазор и натяг

Через натяг устраняется зазор шарикового винта и увеличивается жесткость. Более того, точность позиционирования шарико-винтовой передачи также улучшается. Натяг одинарной гайки достигается установкой шариков выбранных размеров. Натяг двойной гайки создается натяжением двух гаек друг против друга.

Таблица 1
Сочетание осевого зазора и натяга
Символ 0 1 2 3 4
Осевой зазор да нет нет нет нет
Натяг нет нет легкий средний высокий
% от динамичной максимально допустимой нагрузки - - ~3 ~5 ~7

Таблица 2
  CI SK SC DC SU DU SE
0 * * * * * * *
1 * * * * * * *
2 *   * * * *  
3       *   *  
4       *   *  

Сочетание осевого зазора 0

Таблица 3
Диаметр шпинделя Осевой зазор завернутого шарикового винта
04-14 0.05
15-40 0.08
50-100 0.12

Критическая скорость вращения шарикового винта

Критическая скорость вращения ШВП

Как и у любого торсионного вала, у шарикового винта есть критическая скорость, которая является гармоническим колебанием. Постоянное вращение шарикового винта в диапазоне критической скорости сократит период эксплуатации, и может повлиять на производительность машины. Критическая скорость является функциональной зависимостью диаметра, длины шарикового винта и конфигурации монтажа. Осевой зазор гайки не оказывает влияние на критическую скорость nk.

Операционная скорость не должна превышать 80% от критической скорости. Формула ниже для подсчета допустимой скорости nkzyl учитывает этот фактор безопасности 0,8.

Критическая скорость ШВП

,где
Nk – критическая скорость (число оборотов в минуту)
Nkzyl – рабочая скорость вращения (число оборотов в минуту)
α – фактор безопасности (=0,8)
E – модуль эластичности (E=2,06*105 Н/мм2)
l – геометрический момент инерции (мм2)
d2 – диаметр стержня шарикового винта (мм)
γ – специфическая плотность материала (7,6*10 -5 Н/мм3)
g – постоянная величина земной гравитации (9,8*10 3 мм/с2)
А – поперечное сечение шарикового винта (мм2)
lk – неподдерживаемая длина между двумя корпусами
f – фактор коррекции по монтажу
Плавающий – плавающий λ=3.14 f=9.7
Жесткий - плавающий λ=3.927 f=15.1
Жесткий - жесткий λ=4.730 f=21.9
Жесткий - свободный λ=1.875 f=3.4

Максимально допустимая скорость шарикового винта ограничена.

Для гаек SC/DC     d0*nkzyl≤120 000
Для гаек CI, SK, SU/DU, SE     d0*nkzyl≤90 000 , где d0 - центральный диаметр шпинделя,мм

Пожалуйста, свяжитесь с нашими инженерами, если требуемая скорость превышает DN, или если шариковый винт используется на более высоких скоростях.

Допустимая осевая нагрузка для винта (продольная устойчивость)

Допустимая осевая нагрузка ШВП

Как и другие винты, шариковые винты выдерживают ограниченную осевую нагрузку. Если нагрузка превышает максимально допустимые показатели,это приводит к повреждению винта. Допустимое осевое сжатие является функциональной зависимостью длины, диаметра и типа монтажа винта. Максимальная сжимающая нагрузка должна составлять 50% и менее от теоретически допустимой нагрузки. Расчет с использованием формулы, представленной ниже,учитывает этот фактор безопасности.

Допустимая осевая нагрузка ШВП

, где Fk – теоретическая максимально допустимая осевая нагрузка
Fkzyl - максимально допустимая рабочая осевая нагрузка
α - Фактор безопасности (=0,5)
E – модуль эластичности ( E=2,06*10 5 Н/мм2)
l – геометрический момент инерции
l=
d2 – диаметр стержня шарикового винта (мм)
lk - длина без опоры
m,N фактор связанный с
Плавающий - плавающий m=5.1 N=1
Жесткий - плавающий m=10.2 N=2
Жесткий - жесткий m=20.3 N=4
Жесткий - свободный m=1.3 N=0.25

Основы расчета

Средняя скорость вращения и средняя нагрузка

Если скорость и нагрузка изменяются, расчет срока эксплуатации должен производиться с использованием средних значений Fm и nm

Для средней скорости вращения nm, в случае изменений скорости, применяются следующие формулы:

средняя скорость

гдe nm – средняя скорость,
q – доля времени

Для средней нагрузки Fm, в случае изменения нагрузки, используется следующая формула:

средняя нагрузка (для переменной нагрузки)

, где Fm – средняя нагрузка
q – доля хода или времени при постоянной скорости

Для средней нагрузки Fm, если изменяется скорость вращения и нагрузка, применяется формула:

средняя нагрузка (для переменных скорости и нагрузки)

где Fm – средняя нагрузка
q – доля времени
nm – средняя скорость.

Номинальный ресурс

Ресурс L, выраженный в числе оборотов:

номинальный срок эксплуатации

L – ресурс,
Fm средняя нагрзука,
Сa – динамическая нагрузка

Ресурс, выраженный в часах Lh

срок эксплуатации в часах

Lh – ресурс в часах
L – ресурс в оборотах
nm – средняя скорость вращения(число оборотов в минуту)
ED – операционное время (%)

Приводной момент двигателя и внешняя сила

Приводной момент Mta Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное:
выходной крутящий момент

Приводной момент Mte для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное
момент сопротивления

где Mta – приводной момент (Нм)
Mte – момент сопротивления (Нм)
F – рабочая нагрузка (кН)
P – шаг (мм)
η – КПД (около 0,9)
η' – КПД (около 0,8)

При использовании двойных гаек с предварительным натягом необходимо учитывать крутящий момент холостого хода:

Приводная мощность Pa
приводная мощность

Pa – приводная мощность
Mta – приводной момент
n – скорость вращения

Монтаж гайки на винт

Допустимая осевая нагрузка ШВП

В случае раздельной доставки шариковых винтов и шариковых гаек, монтаж винтов должен осуществить квалифицированный персонал. Шариковые гайки должны быть смонтированы только с помощью оправки. При этом можно использовать оправку, входящую в комплект поставки шарико-винтовой передачи. Необходимо выровнять начало винтовой резьбы, чтобы не повредить уплотнение и внутренние части гайки.

В соответствии со стандартом шариковые винты SNR доставляются с установленной гайкой. Демонтаж гайки и шпинделя не допускается(особенно для гаек с преднатягом).

Примечание:
Шлифованные шариковые винты с одинарной или двойной гайкой всегда доставляются с монтированной гайкой, как и катанные винты с двойной гайкой.

Монтаж производится следующим образом:

Снять резиновую прокладку с одной стороны монтажной оправки. Надеть оправку на винт. Слегка надавить оправку против начала резьбы.

Навернуть гайку на резьбу с легким осевым нажимом. Затем завинтить гайку на всю длину винта. Снять оправку только когда гайка полностью будет навинчена. Закрепить гайку для предотвращения развинчивания. (использовать резиновую прокладку или зафиксировать опраку по направлению оси)

Важно:
Использовать только оригинальные шарики!

Что делать, если…

шарики слетели во время завинчивания гайки шарико-винтовой пары?

  1. Соберите шарики (гайка совместима только с оригинальными шариками) Мощность нагрузки обеспечена даже тогда, когда отсутствует два или три шарика
  2. Аккуратно почистите все компоненты
  3. Используйте оправку как монтажное приспособление
  4. Вставьте шарики обратно
  5. Начните с нижнего хода вращения. Вставьте шарики в окружность гайки, оправка предохраняет шарики от выпадания вовнутрь
Важно:
Не помещайте шарики в холостой ход между двумя дефлекторами.

Информация по эксплуатации для шариковых винтов

Операционные условия
Помимо номинальной нагрузки, необходимо также учитывать максимальную скорость, критическую скорость изгиба и допустимую силу при продольном изгибе. Шариковые винты представлены как движущий элемент для создания силы подачи. Воздействие радиальных усилий и вращающих моментов приводят к сокращению продолжительности службы. При использовании шарикового винта температура не должна превышать 80°С.

Монтаж
Во время монтажа шарико-винтовой пары должно быть гарантировано параллельное выравнивание направляющих элементов. Особое внимание необходимо уделить достижению концентричного монтажа гайки на шпиндель. При соблюдении условий выравнивания гайки или подшипниковой опоры (узла), можно достичь высокой точности при низких издержках.

Смазка
Для шарико-винтовых передач применимы стандартные рекомендации, касающиеся смазки шариковых подшипников. Для поддержания работы шарикового винта, необходимо его достаточно смазывать. Необходимо использовать смазки, подобные смазкам для шариковых подшипников. Не допускается использование смазок, содержащих MoS2 либо графит. Можно применять смазку, уже используемую для других компонентов машины, если она соответсвует выше указанным требованиям. Однократной смазки шарикового винта недостаточно, так как шпиндель постоянно отводит малые количества смазки с гайки.

Поставляемые шариковые винты SNR обработаны маслом «Contractor Fluid H1», которое совместимо со стандартной смазкой SNR «SNR LUB Heavy Duty».

Периодичность смазки шарико-винтовой пары зависит от многих факторов, таких как: Факторы, сокращающие интервалы между нанесениями: Консистентная смазка
Для работы шарико-винтовой передачи в нормальных условиях используется твердая смазка SNR Heavy Duty. Специальные требования в определенных условиях окружающей среды требуют использования подходящего смазочного материала. Для применения на предприятиях пищевой промышленности и в особо чистых помещениях существуют специальные требования к смазкам с учетом выбросов и совместимости.

Название Вид масла, состав NLGI-класс DIN51818 Степень проникновения DIN ISO 2137 при 25°C Вязкость масла DIN51562 при 40°С Плотность Диапазон температур Свойства Сфера применения
0,1 мм мм2 кг/м3 °С
SNR LUB Heavy Duty Парафиновое минеральное масло/ литий – специальный - мыло 2 285 ca. 105 890 -30...+110 Слабое трение, плавный ход Общее машино-
строение
SNR LUB GV+ Синтетическое масло/сложно-
эфирное масло/литий/специальный/
мыло
2 265...295 24 900 -50...+120 Очень хорошая адгезия, очень хорошая влаго-
непроницаемость
Высокие скорости
SNR LUB HIGH TEMP Синтетическое масло KW/минеральное масло/
полимочевина
2 265...295 160 900 -40...+160 Высокая термостойкость, хорошая защита от коррозии, высокая стойкость к окислению Высокие температуры
SNR LUB FOOD Парафиновое минеральное масло/ алюминиевое комплексное мыло 2 265...295 ca.240 920 -30...+110 Хорошая коррозионная стойкость, очень хорошая адгезия, высокая влаго-
непроницаемость, NSF H1 зарегистрирован
Пищевая промышлен-
ность
Microlub GL261 Минеральное масло /литий/специальный/
мыло
1 310...340 280 890 -30...+140 Хорошая износостойкость, дополнительно специальное сопротивление потоку против трибо-коррозии Общее машино-
строение, высокий уровень нагрузки, операции с коротким ходом, вибрации
Klubersynth BEM34-32 Синтетическое масло CW /специальное кальциевое мыло 2 265...295 ca.30 890 -30...+140 Чрезвычайно стойкие к давлению, хорошая износостойкость, хорошее сопротивление старению, низкий пусковой крутящий момент Применение в особо чистых помещениях
Klubersynth UH1 14-151 Синтетическое масло CW /
эфирное масло/
алюминиевое комплексное мыло
1 310...340 ca.150 920 -45...+120 Хорошая
коррозионная стойкость, хорошее сопротивление старению, высокая влаго-
непроницаемость, NSF H1 зарегистрирован
Фармацев-
тическая и пищевая промышлен-
ности


*Этот смазочный материал зарегистрирован как продукт Н1; он был разработан для нерегулярного, технически неизбежного контакта с пищевыми продуктами. Опыты показали, что смазку можно использовать в фармацевтической и косметической промышленности, на условиях, указанных в информации о продукте. Тем не менее, нет никаких конкретных результатов тестов, например, на биосовместимость, которые могут потребоваться при определенных обстоятельствах в фармацевтике. Поэтому, перед применением в этой области необходимо провести анализ соответствующих рисков. В случае необходимости следует принять меры по предотвращению опасности для здоровья и травм. (Источник: Kluber смазки).

При высоких скоростях (параметр DN>50000) должно быть выбрано качество К1К или КР1К. Параметры скорости до 2000 требуют смазку с составом класса 3 (К3К или КР3К DIN 51825). Необходимый период между смазками определяется внешними условиями. В основном периодичность смазки должна составлять 200-600 рабочих часов. За исходную величину может быть принято следующее количество смазки: на сантиметр шпинделя нужно количество смазки, равное или составляющее более 1 см3. Для смазки должны быть использованы только твердые смазки на основе одного и того же мыла.

Жидкая смазка

Как правило, жидкая смазка используется в соединении с централизованным смазочным оборудованием. Преимущество автоматизированной смазки – непрерывное обеспечение смазкой всех частей. Смазочное масло гарантирует хорошее рассеивание теплоты и трения. В отличие от этого есть более высокие требования к конструкции и монтажу оборудования для смазочных линий. В зависимости от области применения могут быть использованы следующие смазочные масла:

Название Тип смазки Кинематическая вязкость DIN51562 при 40°C Плотность Диапазон температур Свойства Сфера применения
мм2/c [г/см3] [°C]
Kluberoil GEM 1-100N Минеральное масло 100 880 -5...+100 Хорошая защита от коррозии и износоустойчивость Общее машиностроение
Kluberoil 4 UH1-68N Полиаль-
фалефин
680 860 -25...+120 Хорошая защита от старения и износоустойчивость Пищевая промышленность
NSF H1 зарегистрирован* Фармацевтическая промышленность

*Этот смазочный материал зарегистрирован как продукт Н1; он был разработан для нерегулярного, технически неизбежного контакта с пищевыми продуктами. Опыты показали, что смазку можно использовать в фармацевтической и косметической промышленности, на условиях, указанных в информации о продукте. Тем не менее, нет никаких конкретных результатов тестов, например, на биосовместимость, которые могут потребоваться при определенных обстоятельствах в фармацевтике. Поэтому, перед применением в этой области необходимо провести анализ соответствующих рисков. В случае необходимости следует принять меры по предотвращению опасности для здоровья и травм. (Источник: Kluber смазки)

На более высоких скоростях (скорость параметр DN> 50000) следует использовать масла класса вязкости ISO VG 46-22. Для скоростных параметров при 2000 следует использовать вязкость ISO VG 150-460. Если нагрузка превышает 10%динамической нагрузки, рекомендуется использовать масло с добавками для увеличения грузоподъемности (класс CLP, DIN 51517 часть 3). Со смазкой с погружением в масляную ванну шпиндель должен быть на 0,5 - 1 мм выше уровня масла. Обеспечение маслом при рециркуляции смазки должна составлять 3 см 3 в час для каждого шарика обращения.