Суровые условия могут нанести ущерб компонентам системы перемещения, особенно системам с элементами качения, таким как линейные направляющие и шарико-винтовые передачи. И хотя для линейных направляющих широко доступны защитные устройства, такие как крышки рельсов, грязесъемники и скребки, защитить шарико-винтовые передачи в суровых условиях немного сложнее.
Но существуют меры, которые могут помочь предотвратить серьезное сокращение срока службы или даже выход из строя шарико-винтовой передачи в этих условиях окружающей среды.
Материалы для суровых условий
При выборе ШВП для применения, связанного с жидкими загрязнениями, такими как вода, кислоты или щелочные чистящие растворы, в первую очередь следует учитывать материал компонентов, особенно вала винта, шариковой гайки и уплотнений.
Хотя винтовые валы и шариковые гайки обычно изготавливаются из стали, обеспечивающей высокую грузоподъемность и жесткость, существуют и другие варианты материалов, которые могут помочь им выдерживать неблагоприятные условия. Например, на вал винта и, в некоторых случаях, на корпус шариковой гайки можно нанести защитные покрытия, такие как тонкий плотный хром, химический никель или черный оксид. А некоторые производители предлагают валы шарико-винтовых передачи из нержавеющей стали для применений, где вода или химические вещества представляют собой серьезную проблему.
Важно отметить, что некоторые покрытия могут отслаиваться или отделяться от основного материала винта при экстремальных нагрузках и давлениях. А винты из нержавеющей стали имеют меньшую грузоподъемность по сравнению с их стальными аналогами. Покрытия также увеличивают толщину поверхности на несколько микрон и могут влиять на предварительный натяг шариковой гайки. Всегда лучше проконсультироваться с производителем винтов при выборе наилучшего материала или покрытия не только для определения того, какой вариант обеспечит наилучшую защиту от опасностей окружающей среды, но и для определения его влияния на работу винта.
Уплотнения защищают от твердых и жидких загрязнений
Уплотнения, расположенные на каждом конце шариковой гайки, могут предотвратить проникновение как жидких, так и твердых форм загрязнения между несущими шариками и дорожкой качения. Помимо защиты от загрязнения, эти уплотнения также выполняют важную функцию сохранения смазки.
Производители шарико-винтовых передач предлагают различные типы уплотнений, от войлочных или щеточных грязесъемников, защищающих от твердых загрязнений, до полноконтактных уплотнений, которые идеально соответствуют профилю дорожки качения винта и предотвращают попадание практически любых жидких или твердых загрязнений в шариковую гайку. .
Практически все уплотнения обеспечивают определенный уровень защиты от твердых загрязнений, таких как металлическая или деревянная стружка, а также пыли от керамики или стекла.
Стандартные уплотнения шариковых гаек обычно изготавливаются из витона, но производители предлагают и другие материалы, которые могут выдерживать экстремальные температуры и защищать от определенных химических веществ. Имейте в виду, что уплотнения, которые соприкасаются с валом винта — те, которые предотвращают попадание мелких частиц и жидкостей в шариковую гайку, — увеличивают трение и момент сопротивления, что необходимо учитывать при выборе размера.
Температура также может представлять опасность для окружающей среды
Нормальная рабочая температура для шарико-винтовых передач частично зависит от типа используемых уплотнений и смазки, но обычно находится в диапазоне от 0°C до 80°C. Температуры выше или ниже этих пределов, а также значительные колебания температуры могут вызвать расширение вала шнека. Например, повышение температуры на 1°C может привести к удлинению вала шнека на 0,012 мм на каждый метр длины. По мере удлинения винта ход резьбы удлиняется, что снижает точность винта.
Одним из методов смягчения последствий теплового расширения является установка вала шнека в натянутом состоянии с фиксированными подшипниками на обоих концах. Это помогает предотвратить расширение (или сжатие) винта из-за тепла (или холода). Принудительное воздушное охлаждение винтового узла также является хорошим решением в некоторых случаях применения. Более крайняя мера — но она обычно используется в таких приложениях, как станки, где точность хода абсолютно важна — это использование полого вала шнека с внутренним охлаждением для снижения температуры материала шнека.
Установка шарико-винтовой передачи с натяжением и фиксированными подшипниками на каждом конце может уменьшить тепловое расширение.
Но необходимо учитывать не только влияние температуры на вал шнека. Фактически практически каждая часть винтового узла может подвергаться воздействию экстремальных температур. Как упоминалось выше, материалы для уплотнений можно выбирать в соответствии с конкретными температурными требованиями. Торцевые подшипники также имеют уплотнения с определенными температурными характеристиками, поэтому также необходимо проверять допустимую рабочую температуру концевых подшипников.
Экстремальные температуры также могут влиять на эффективность смазки, поскольку вязкость смазки (сопротивление течению) частично определяется ее температурой. И у каждой смазки есть строгие температурные пределы, чтобы гарантировать, что она не разделится на свои компоненты (базовое масло, загуститель и присадки), поэтому важно также проверить диапазон рабочих температур смазки.
Советы и рекомендации по дизайну
Есть несколько передовых методов, которые могут помочь при проектировании шарико-винтовых передач для суровых условий. Наиболее фундаментальным из них является установка шарико-винтовой передачи вдали от областей, которые очень восприимчивы к загрязнению. Кроме того, установка винта над рабочей зоной часто может уменьшить степень загрязнения, которому подвергается винт.
Если винт имеет более одного захода, на неиспользованную (и неповрежденную) резьбу можно установить новую шариковую гайку.
Если загрязнение твердыми частицами является значительным и его нельзя избежать, сильфонные крышки могут защитить от некоторых жидкостей и большинства падающих частиц.
Помогла ли вам статья?
