Kako funkcioniše recirkulirajući kuglični vijak?

Recirkulacijski kuglični vijak pretvara rotacijsko kretanje u linearno kretanje pomoću čeličnih kuglica koje se kotrljaju između odgovarajućih spiralnih žljebova u osovini vijka i kuglične matice. Nakon što prođu kroz odjeljak za nošenje tereta, kuglice se vraćaju kroz recirkulacijsku stazu unutar ili oko matice i ponovo ulaze u opterećenu stazu klizanja.

Neprekidna cirkulacija kuglice omogućava da matica putuje duž vijka, a da kuglice ne stignu do kraja sklopa. Kotrljajući kontakt također proizvodi mnogo manje trenje od kliznog kontakta koji se koristi u konvencionalnom vodenom zavrtnju.

Glavne komponente recirkulacijskog kugličnog vijka

Kompletan par kugličnih vijaka sastoji se od nekoliko komponenti koje međusobno djeluju:

• osovina zavrtnja:Sadrži preciznu spiralnu stazu po kojoj se kotrljaju kuglice.
• Kuglasta matica:Sadrži odgovarajuću unutrašnju stazu i okružuje osovinu zavrtnja.
• Čelične kugle:Prijenos sile između vijka i matice preko kotrljajućeg kontakta.
• Komponente recirkulacije:Preusmjerite loptice s kraja jedne učitane putanje natrag na njen početak.
• Zaptivke ili brisači:Pomaže u zadržavanju maziva i smanjenju ulaska vanjske kontaminacije.
• Lubrikant:Smanjuje kontaktno naprezanje, trenje, toplotu i habanje kuglica i staza.

Tijelo matice sadrži radnu stazu i povratnu strukturu kuglice potrebne za kontinuiranu cirkulaciju.

Radni ciklus korak po korak

1. Vijak ili matica se okreću

U konvencionalnoj osi kugličnog vijka, motor rotira vijak dok je loptasta matica spriječena da se okreće. Matica se zatim pomiče duž vijka i nosi spojeni sto mašine ili kolica.

Aranžman se takođe može obrnuti. U sistemu rotirajućih matica, vijak se drži protiv rotacije dok se matica rotira i proizvodi relativno linearno kretanje. Isti princip lopte i staze se primjenjuje u oba aranžmana.

2. Kuglice ulaze u napunjenu stazu trkanja

Zavojni žljebovi u vijku i matici čine stazu kotrljanja. Kako relativna rotacija počinje, kuglice se kotrljaju kroz kontaktnu zonu i prenose aksijalnu silu između dvije komponente.

Točna geometrija kontakta ovisi o dizajnu staze. Opterećenje se prenosi kroz male kontaktne površine između svake kuglice i suprotnih staza, čineći tvrdoću, geometriju žljebova, podmazivanje i kvalitet površine važnima.

3. Rotacija proizvodi linearno kretanje

Zavojna staza tjera rotirajuće i nerotirajuće komponente da se pomiču aksijalno jedna u odnosu na drugu. Teoretski linearni hod se određuje pomoću kugličnog vijka:

Linearni hod = broj okretaja × vod kugličnog vijka

Na primjer, kuglični vijak s olovkom od 5 mm proizvodi 5 mm teoretskog linearnog kretanja po okretu. Pri 1000 o/min, njegova teoretska linearna brzina je:

5 mm/okr. × 1.000 okr./min. = 5.000 mm/min

Stvarna tačnost pozicioniranja i dalje zavisi od greške elektrode, aksijalnog zazora, prednaprezanja, tačnosti montaže, termičkog širenja i kontrolnog sistema.

4. Loptice napuste napunjeni dio

Kada kuglice stignu do kraja napunjenog kruga, ne mogu se nastaviti beskonačno duž staze za trčanje matice. Povratna komponenta ih podiže ili preusmjerava dalje od radnog žljeba.

U ovom trenutku, loptice ulaze u neopterećeni povratni put. Nastavljaju se kretati jer ih sljedeće kuglice i geometrija recirkulacije vode kroz krug.

5. Lopte se vraćaju na početak

Povratna putanja nosi loptice nazad na početak napunjene staze. Zatim ponovo ulaze u kontaktnu zonu i ponavljaju ciklus.

Ova cirkulacija se odvija unutar sklopa matice. Kuglice ne putuju do kraja kompletne osovine vijka i odatle se vraćaju.

Uobičajene strukture recirkulacije lopte

Različiti dizajni matica koriste različite metode za vraćanje kuglica. Glavne strukture uključuju:

Eksterna povratna cijev

Povratna cijev postavljena na vanjskoj strani matice preusmjerava kuglice kroz jedan ili više zavoja navoja. Ovu strukturu je lako prepoznati jer je povratna komponenta vidljiva na tijelu matice.

Vanjske povratne cijevi mogu izdržati višestruka opterećenja, ali povećavaju vanjske dimenzije matice i zahtijevaju zaštitu od udara tokom rukovanja i ugradnje.

Unutrašnji deflektor

Unutrašnji deflektor prenosi svaku kuglicu preko grebena navoja zavrtnja i vraća je u susedni žleb. Kuglični krug je kompaktan i uglavnom se nalazi unutar tijela matice.

Budući da su kuglice preusmjerene na maloj udaljenosti, geometrija deflektora mora biti proizvedena i montirana precizno kako bi se izbjegao udar, zaglavljivanje ili nepravilna cirkulacija.

End-Cap recirculation

Sistemi završnih poklopaca vode kuglice kroz povratne prolaze od jednog do drugog kraja matice. Ova struktura se često koristi u dizajnu s velikim olovom ili velikom brzinom gdje je glatka cirkulacija posebno važna.

Dozvoljena brzina i nivo buke i dalje zavise od veličine kuglice, geometrije matice, maziva, točnosti proizvodnje i radnih uslova. Dizajn završnog poklopca ne bi trebao automatski biti opisan kao tih ili prikladan za svaku primjenu velike brzine.

Šta znači broj kola?

Kuglični krug je jedna potpuna opterećena i povratna putanja unutar matice. Matica može sadržavati nekoliko nezavisnih krugova ili određeni broj zavoja i redova.

Povećanje broja efektivno napunjenih kuglica može povećati nosivost i krutost, ali performanse ne zavise samo od broja kola. Prečnik kugle, geometrija staze, kontaktni ugao, dužina matice i tačnost proizvodnje takođe utiču na rezultat.

Opise kola ne pišu svaki proizvođač uvijek u istom formatu. Prilikom zamjene matice, potvrdite kompletan crtež i ocjenu opterećenja umjesto da uspoređujete samo navedeni broj krugova.

Zašto kontakt sa kotrljanjem smanjuje trenje

Konvencionalni vodeći vijak se uglavnom oslanja na klizni kontakt između navoja zavrtnja i matice. Kuglični vijak zamjenjuje veći dio ovog kliznog kretanja kuglicama koje se kotrljaju.

Manje trenje nudi nekoliko praktičnih prednosti:

• Veća mehanička efikasnost
• Manji pogonski moment za isto aksijalno opterećenje
• Manja toplota trenja od uporedivog kliznog vijka
• Glatkiji pokret pri pravilno odabranom predopterećenju
• Sposobnost podržavanja ponovljenih pokreta pozicioniranja

Nisko trenje takođe znači da se mnogi kuglični vijci mogu vratiti unazad. Aksijalna sila na maticu može uzrokovati rotaciju vijka. Vertikalna os stoga zahtijeva motornu kočnicu, protutežu ili drugi sigurnosni mehanizam; ne treba pretpostaviti da je kuglični vijak samoblokirajući.

Kako predučitavanje mijenja stanje kontakta

Matica zazornog tipa omogućava malu količinu aksijalnog pomaka prije nego što kuglice dođu u kontakt sa suprotnim stranama staze klizanja tokom promjene smjera.

Prednapon uspostavlja suprotne kontaktne sile unutar para kugličnih vijaka. Ovo može smanjiti aksijalni zazor i povećati krutost, ali također povećava moment trenja i unutrašnje kontaktno opterećenje.

Dizajn sa dvostrukom maticom ne znači jednostavno da postoje "dva seta kuglica za dvostruko veće opterećenje." Dvije matice su obično postavljene jedna naspram druge kako bi se stvorilo prednaprezanje i regulacija aksijalnog zazora. Konačna ocjena opterećenja i vijek trajanja moraju se uzeti iz stvarne specifikacije.

Šta određuje tačnost kugličnog vijka?

Recirkulacija omogućava kontinuirano kretanje, ali sama po sebi ne određuje tačnost pozicioniranja. Preciznost zavisi od:

• Vodeća tačnost osovine zavrtnja
• Aksijalni zazor ili prednaprezanje
• Čvrstoća nosivih ležajeva
• Poravnanje između vijka i linearnih vodilica
• Toplotna ekspanzija
• Spojnica i krutost pogonskog sistema
• Kontrolna rezolucija i povratne informacije

I valjani i brušeni kuglični vijci mogu koristiti kuglice s recirkulacijom. Zemljana proizvodnja se uglavnom bira za veće zahtjeve za preciznošću olova, dok se valjani vijci široko koriste u općoj automatizaciji i aplikacijama osjetljivim na troškove.

Šta može prekinuti cirkulaciju lopte?

Kuglice se moraju glatko kretati i kroz opterećenu stazu trkanja i povratnu stazu. Uobičajeni problemi uključuju:

• Nedovoljno ili neodgovarajuće podmazivanje
• Metalne strugotine, prašina ili druga kontaminacija
• Oštećenje povratne cijevi, deflektora ili završnog poklopca
• Netačna veličina lopte ili nedostajuće lopte
• Udubljenja na stazi uzrokovana udarcem
• Neusklađenost između vijka, matice i potpornih ležajeva
• Radna brzina iznad dozvoljene mogućnosti cirkulacije

Simptomi mogu uključivati ​​nepravilan obrtni moment, škljocanje, grubo kretanje, abnormalnu toplinu, buku ili lokalno zalijepljenje. Nastavak rada sa oštećenim sistemom povrata kuglice može oštetiti staze i uzrokovati zaglavljivanje matice.

Rukovanje i održavanje

Kuglastu maticu ne treba skidati sa vijka bez odgovarajuće navlake za prijenos. Ako ga neispravno uklonite, loptice mogu ispasti ili se pomaknuti iz svojih krugova.

Tokom rada:

• Održavajte propisanu zalihu masti ili ulja
• Zaštitite vijak od strugotina, prašine, vode i tekućine za rezanje
• Provjerite ima li nenormalne buke, momenta i temperature
• Izbjegavajte udarce o stazu zavrtnja ili tijelo matice
• Održavajte poravnanje s potpornim ležajevima i linearnim vodilicama
• Nemojte miješati maziva bez potvrde kompatibilnosti

Tipične industrijske primjene

Recirkulacijski kuglični vijci se obično koriste u opremi koja zahtijeva efikasan linearni prijenos, kontrolirano pozicioniranje ili ponovljeno kretanje, uključujući:

• Osi za uvlačenje CNC mašina
• Oprema za automatizaciju
• Linearni moduli i aktuatori
• Mašine za laser i graviranje
• Mašine za pakovanje
• Oprema za obradu drveta
• Mehanizmi za podizanje i podešavanje sa odgovarajućim sigurnosnim uređajima

Određeni kuglični vijak se i dalje mora odabrati prema opterećenju, brzini, hodu, preciznosti, orijentaciji montaže, radnom ciklusu i radnom okruženju.

Prilikom zamjene uvezenog sklopa ili sklopa serije inča, također provjeriterazlike između metričkih i imperijalnih kugličnih vijaka.

Zaključak

Recirkulacijski kuglični vijak radi tako što kontinuirano pomiče kotrljajuće kuglice kroz opterećenu spiralnu stazu i vraća ih kroz odvojenu stazu unutar ili oko matice. Ova zatvorena cirkulacija pretvara rotaciono kretanje u linearno kretanje uz relativno malo trenje.

Pouzdan rad zavisi od više od osnovnog principa cirkulacije. Mora se uzeti u obzir ispravan vod, nosivost, predopterećenje, podmazivanje, povratna struktura, poravnanje instalacije i zaštita od kontaminacije.

Pogledaj DLYproizvodi sa kugličnim vijcimaza dostupne prečnike vijaka, vodove, strukture matica i opcije preciznosti.

← Povratak na DLY blog