Концепция и конструкция шариковых винтов восходят к концу 19 - началу 20 веков. Во время промышленной революции, с развитием машиностроения, потребность людей в линейном движении становилась все более актуальной. Раньше для достижения линейного движения обычно использовалась комбинация винта и гайки, но трение и неточные свойства ограничивали точность и эффективность системы.В этом контексте был предложен и разработан шариковый винт. В шарико-винтовых передачах используется механизм качения между шариками и винтом, что приводит к низкому трению и точному линейному движению. В конструкции ШВП шарики расположены на резьбовой дорожке винта. Когда винт вращается, шарики катятся по направляющей, преобразуя вращательное движение в линейное.Внедрение шарико-винтовой передачи значительно улучшило производительность системы линейной передачи, повысив эффективность, жесткость и точность передачи. Они широко используются в различных областях, таких как станки, роботы, автоматизированное производственное оборудование, системы освещения сцен, печатное оборудование и т. д., обеспечивая этим системам высокую точность, высокую скорость и надежность линейного движения.Благодаря постоянному развитию науки, техники и производственных технологий, конструкция и производство ШВП также постоянно совершенствуются и оптимизируются. Современные ШВП достигли более высокой грузоподъемности, более длительного срока службы, более высокой жесткости и большей надежности. Они стали важными ключевыми элементами во многих механических системах, обеспечивая важную поддержку промышленной автоматизации и производства.

Трапециевидный винт: Чистое трение скольжения - латунь (хорошая самосмазка) имеет очень низкий КПД 60%, простую конструкцию, низкую стоимость и отсутствие точности, большую поверхностную контактную нагрузку, большое пусковое сопротивление, что приводит к ползучести и сползанию при работе на сверхнизких скоростях. . Трапециевидные винты можно выбрать, когда нет требований к точности, требуется большая осевая нагрузка, небольшой бюджет и необходимо снизить стоимость, низкая скорость и случай не важен. Шариковый винт: Он реализует высокоэффективную передачу с низким коэффициентом трения через катящиеся тела с эффективностью более 90%. По сравнению с поверхностным контактом, шариковый контакт является точечным, с меньшей нагрузкой, более высокой точностью и более высокой стоимостью. Скорость вращения винта ограничена, и лучше всего контролировать ее в пределах 1500 об/мин. Если винт слишком длинный, его необходимо прижать с точностью до 1000 об/мин. Единица перемещения винта: ход (шаг, Pb) [Фиксированное сиденье]: Радиально-упорные подшипники используются парами для ограничения осевого направления винта и в основном используются для восприятия осевой силы винта. [Опорное сиденье]: Радиальные шарикоподшипники используются отдельно исключительно для поддержки хвостовой части винта, чтобы он не вращался и мог скользить в осевом направлении. [Исправлено + Поддержка]: Самая классическая структура [Исправлено + Бесплатно]: Нет возможности поставить, нет места для установки опорного сиденья (короткий ход, конструктивные требования), скорость не может быть слишком высокой, а нагрузка не должна быть слишком большой. [Исправлено + Исправлено]: Не подходит для высокоскоростной работы, нагрев приведет к деформации и застреванию винта, очень хорошая жесткость, высокая точность. [Поддержка + Поддержка]: Нет точности, свободный механизм, небольшая нагрузка, почти нет требований к производительности движения - механизм регулировки с ручным управлением. Конструкция гайки шарикового винта [Внешнее обращение]: Лучшее быстродействие, сложная структура, более высокая стоимость. [Внутреннее обращение]: Немного более низкая стоимость, более компактная конструкция, простота установки. Точность шарико-винтовой передачи С0 С1 .......С7 С10 ... Чем больше число, тем хуже точность и ниже стоимость. Винтовые стержни C7 и более поздних версий обрабатываются методом экструзионного формования --- катаные винтовые стержни: высокая эффективность производства ----дешевизна, короткие сроки поставки. Винтовые стержни C5 и более ранних версий обрабатываются методом вихревого фрезерования + шлифования --- шлифованные винтовые стержни: низкая эффективность производства --- очень дорого, высокая точность. Наиболее используемый: C7 Предварительная нагрузка шарико-винтовой передачи Эффективно предотвращает смещение посадочного места гайки из-за зазора при большой нагрузке (улучшает динамическую точность при больших нагрузках). Увеличивает внутреннее напряжение, большее сопротивление и повышенное выделение тепла.

Регулярный осмотр и регулировка зазора между шарико-винтовой парой и опорным седлом — важная мера для обеспечения точности, стабильности и срока службы механического оборудования. Ниже приведены подробные инструкции и меры предосторожности:1. Этапы проверки Ручной осмотр Отключите питание оборудования, вращайте винт вручную и проверьте, нет ли ненормального сопротивления или люфта. Нажмите и потяните винт в осевом направлении, чтобы проверить наличие очевидного зазора (обычно допустимый осевой зазор должен быть менее 0,01–0,05 мм, подробную информацию см. в руководстве по эксплуатации оборудования). Измерение циферблатного индикатора Закрепите циферблатный индикатор около опорного седла, а щуп — напротив торца винта. Нажмите и потяните винт в осевом направлении и запишите изменение показаний циферблатного индикатора, которое представляет собой осевой зазор. Если зазор превышает стандарт (например, превышает рекомендуемое производителем значение), его необходимо отрегулировать. Проверка состояния операции Запустите оборудование на низкой скорости, чтобы проверить наличие вибрации, необычного шума или отклонения позиционирования. Для диагностики отклонений используйте вибрационный анализатор или стетоскоп. 2. Метод корректировки Отрегулируйте предварительную нагрузку опорного сиденья. Опорное гнездо радиально-упорного подшипника: отрегулируйте предварительную нагрузку с помощью стопорной гайки (см. значение крутящего момента, указанное производителем). Ослабьте стопорную гайку и постепенно затягивайте ее динамометрическим ключом, одновременно поворачивая винт, чтобы обеспечить плавность. После предварительной затяжки повторно измерьте зазор, пока он не достигнет стандарта. Опорное гнездо шарикоподшипника с глубоким желобом: если зазор слишком большой, возможно, придется заменить подшипник или добавить прокладку. Заменить изношенные детали Если после регулировки зазор все еще слишком большой, проверьте, не изношены ли подшипник, гайка или опорное гнездо. Замените изношенные подшипники или гайки (обратите внимание, что радиально-упорные подшипники следует заменять парами). Калибровка параллельности и соосности С помощью микрометра проверьте параллельность винта и направляющей (обычно ≤0,02 мм/м). Если посадочная поверхность опорного гнезда деформирована, ее необходимо обработать заново или откорректировать с помощью прокладки. 3. Цикл технического обслуживания и меры предосторожности Рекомендации по циклу Обычное оборудование: проверяйте каждые 3–6 месяцев. Высокоточное/высокочастотное оборудование: ежемесячная проверка или по наработке (например, 500 часов). Новое оборудование необходимо повторно затянуть через 1 месяц после первой эксплуатации. Ключевые моменты Используйте оригинальную заводскую смазку, чтобы избежать смешивания различных смазок. После настройки необходимо провести испытание без нагрузки, а затем постепенно нагружать и проверять. Записывайте данные каждой проверки, чтобы отслеживать тенденцию износа. Советы по безопасности Перед регулировкой обязательно отключите питание и сбросьте давление в системе. Избегайте чрезмерной предварительной затяжки, в противном случае подшипник перегреется и сократится срок его службы. 4. Инструменты и расходные материалы Необходимые инструменты: циферблатный индикатор, динамометрический ключ, щуп, микрометр. Расходные материалы: смазка, уплотнения, запасные подшипники (модели должны совпадать). Систематические проверки и регулировки позволяют эффективно снизить погрешность передачи и продлить срок службы шарико-винтовой передачи. Если проблема сложная (например, изгиб винта), рекомендуется обратиться к квалифицированному специалисту по техническому обслуживанию.Если у вас есть вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы решим любую проблему с шарико-винтовой передачей.

В высокотехнологичном оборудовании, таком как наноразмерные сервосистемы фокусировки для машин полупроводниковой литографии, прецизионные приводные цепи для шарниров промышленных роботов и высокоскоростные сборочные платформы для аккумуляторных модулей электромобилей, Шариковые винты служат основными компонентами для передачи и выполнения операций. Выполнение важнейших функций преобразования движения и управления позиционированием. пятиосевые станки с ЧПУ От механизмов регулировки положения в аэрокосмической отрасли до высокоточного медицинского оборудования для визуализации и высокотехнологичных интеллектуальных производственных линий — все высокотехнологичное оборудование со строгими требованиями к точности передачи, динамическому отклику и надежности использует шариковые винты в качестве основного решения для передачи. В данной статье систематически анализируются основные технологические преимущества шариковых винтов и их пригодность для высокотехнологичного оборудования, начиная с их технических принципов и инженерных характеристик.Ключевое технологическое преимущество шариковые винты Это обусловлено их инновационным принципом передачи. В отличие от традиционных винтовых передач, использующих фрикционное трение при контакте с поверхностью, шариковые винты используют механизм передачи за счет фрикционного трения: высокоточные шарики встроены в качестве среды передачи в замкнутый контур, образованный винтовой дорожкой качения винта и дорожкой качения гайки, преобразуя относительное скольжение между винтом и гайкой в ​​катящееся движение шариков. Благодаря этой инновации в принципе качения и трения, шариковые винты обладают высокоэффективными передаточными характеристиками. С точки зрения эффективности передачи, механическая эффективность передачи η шариковых винтов может достигать 90–98%, в то время как у обычных винтов скольжения она составляет всего 20–40%. Согласно уравнению баланса мощности, при условии постоянной нагрузки F и хода передачи s, крутящий момент M обратно пропорционален эффективности передачи η. Следовательно, использование шариковых винтов позволяет снизить требуемый крутящий момент приводного двигателя до менее чем 1/3 от крутящего момента винтов скольжения. Эта характеристика не только значительно повышает эффективность использования энергии, но, что более важно, снижает тепловыделение системы передачи. Для высокотехнологичного оборудования термическая деформация системы передачи является одним из основных источников ошибок, влияющих на точность позиционирования. Низкое тепловыделение позволяет эффективно контролировать термическое удлинение винта, обеспечивая температурную стабильность оборудования при длительной непрерывной работе и предоставляя фундаментальную гарантию высокоточного управления.Точность позиционирования является ключевым техническим показателем, определяющим пригодность шариковых винтовых передач для использования в высокотехнологичном оборудовании, а также важным преимуществом, отличающим их от обычных компонентов передачи. В области высокотехнологичного производства точность и повторяемость позиционирования напрямую определяют качество обработки/работы оборудования. Например, требования к точности выравнивания пластин в машинах для полупроводниковой литографии составляют ≤±5 нм, а требования к точности позиционирования пятиосевых систем — Станки с ЧПУ погрешность составляет ≤±1 мкм. Шариковые винты обеспечивают точное позиционирование благодаря трем основным технологиям: во-первых, высокоточной технологии шлифовки винтовых дорожек качения, использующей сверхточные шлифовальные станки для достижения погрешности профиля дорожки качения ≤0,001 мм; во-вторых, технология предварительной загрузки (например, предварительная нагрузка шайбы с двойной гайкой и предварительная нагрузка с переменной ходом шайбы с одной гайкой), устраняющая осевой люфт и создающая небольшое сопротивление для достижения нулевого люфта при обратной передаче; и, в-третьих, конструкция с низким тепловыделением в сочетании с системой контроля температуры для подавления термической деформации. Высокая жесткость и длительный срок службы являются ключевыми инженерными характеристиками, позволяющими шариковым винтам адаптироваться к суровым условиям эксплуатации высокотехнологичного оборудования. Системы передачи высокотехнологичного оборудования часто сталкиваются с такими суровыми условиями, как большие нагрузки (например, усилие зажима в полностью электрических машинах для литья под давлением может достигать тысяч кН), высокочастотные пуски и остановки (например, частота движения шарниров промышленных роботов ≥10 Гц) и ударные нагрузки, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к жесткости компонентов передачи. Шариковые винтыБлагодаря предварительной нагрузке достигается отрицательный осевой зазор (посадка с натягом). Использование упругой деформации шариков для создания предварительной нагрузки позволяет увеличить осевую жесткость более чем в три раза. По сравнению со скользящими винтами, прогиб под той же нагрузкой уменьшается более чем на 60%, обеспечивая стабильную точность перемещения в условиях больших нагрузок. С точки зрения срока службы, низкий износ при трении качения делает усталостную долговечность шариковых винтовых передач значительно выше, чем у винтовых передач скольжения. Использование высококачественных материалов, таких как Подшипниковая сталь GCr15, в сочетании с цементацией и закалкой (Твердость поверхности HRC≥60), сверхточная шлифовкаБлагодаря лабиринтному уплотнению и системе смазки консистентной смазкой, износ и попадание примесей эффективно подавляются. Согласно модели расчета срока службы стандарта ISO 3408, при номинальной динамической нагрузке номинальный срок службы (L10) шарикового винта может достигать миллионов циклов, что в 5-10 раз больше, чем у обычного винта скольжения. Данные инженерных испытаний показывают, что шариковые винты с оптимизированными параметрами предварительной нагрузки могут увеличить свой непрерывный срок службы с 30 000 до 50 000 часов при 80% номинальной нагрузки, значительно сокращая время простоя на техническое обслуживание и затраты на замену запасных частей для высокотехнологичного оборудования, а также повышая общую эффективность оборудования (OEE).Высокая скорость отклика и гибкая адаптивность являются ключевыми характеристиками шариковых винтовых передач, позволяющими удовлетворить требованиям динамического управления высокотехнологичного оборудования. Что касается высокоскоростных характеристик, значение DN (диаметр вала d × скорость n) шариковых винтовых передач может превышать 140 000, что значительно превосходит верхний предел значения DN для винтов скольжения (≤50 000). В сочетании с высокоскоростной системой циркуляции шариков (например, реверсивным механизмом внутренней циркуляции) может быть достигнута высокоскоростная передача с максимальной скоростью ≥3000 об/мин. В сервосистемах синергетический эффект низкого коэффициента трения и высокой жесткости позволяет сократить время отклика системы до миллисекунд, повышая точность динамического отслеживания. В инженерных приложениях сварочное оборудование для аккумуляторных батарей электромобилей использует легкие шариковые винты (гайки из углеродного волокна) и технологию динамической компенсации предварительной нагрузки, что сокращает время разгона с 0,2 с до 0,08 с, увеличивает время цикла производственной линии на 50% и повышает суточную производительность с 1200 комплектов до 1800 комплектов. В шарнирах человекоподобных роботов используются высокоточные шариковые винты с малым шагом, обеспечивающие угловую скорость 1,5 рад/с и повторяемость 0,01° при нагрузке 20 кг, что соответствует требованиям многостепенного совместного управления. Гибкость конструкции позволяет шариковым винтам адаптироваться к условиям установки и эксплуатации различного высокотехнологичного оборудования. Классификация по способу циркуляции шариков: внешняя циркуляция (вставной тип, тип с торцевой крышкой) подходит для сценариев с большим шагом и высокой скоростью вращения, в то время как внутренняя циркуляция (реверсивный тип) обладает преимуществами компактной конструкции и стабильной работы, а также позволяет использовать винты в узких монтажных пространствах. Что касается материалов и обработки поверхности, то для работы в агрессивных средах может использоваться нержавеющая сталь (SUS440C) с твердым хромовым покрытием, для работы в условиях высоких температур — сплав инконель с покрытием из нитрида алюминия, а для снижения веса — гайки из композитного материала, армированного углеродным волокном, что позволяет уменьшить вес более чем на 50% по сравнению со стальными гайками. Кроме того, благодаря индивидуальной настройке длины выводов (например, микровыводы ≤1 мм, большие выводы ≥20 мм), направления резьбы (левосторонняя, правосторонняя, двунаправленная) и способа установки (фиксированная-фиксированная, фиксированная-плавающая), можно добиться точной адаптации к системам передачи высокотехнологичного оборудования, повышая эффективность системной интеграции. С развитием интеллектуальных производственных технологий шариковые винты эволюционируют в сторону интеграции и интеллектуальности, становясь ключевым компонентом интеллектуальных систем передачи. Благодаря встроенным датчикам температуры, вибрации и перемещения, данные о температуре, амплитуде вибрации и погрешности позиционирования в процессе передачи собираются в режиме реального времени. В сочетании с промышленной интернет-платформой это позволяет осуществлять мониторинг состояния и раннее предупреждение о неисправностях. Технология динамической компенсации предварительной нагрузки на основе алгоритмов искусственного интеллекта позволяет корректировать отклонения точности, вызванные термической деформацией и износом, в режиме реального времени, что дополнительно повышает стабильность точности передачи. Что касается прорывов в отечественных технологиях, то шариковые винты отечественного производства достигли массового производства с точностью уровня C0. Благодаря применению разработанных нами процессов сверхточной шлифовки и составов материалов, они успешно вошли в цепочки поставок международных производителей высокотехнологичного станкостроения, таких как AgieCharmilles (Швейцария) и DMG MORI (Германия), обеспечивая поддержку ключевых компонентов передачи для высокотехнологичной трансформации китайского производства. В заключение, технологические преимущества шариковых винтовых передач обусловлены фундаментальной инновацией в принципе передачи крутящего момента за счет трения качения. Благодаря синергии высокоточная Благодаря продуманной конструкции, оптимизированным технологическим процессам обработки материалов и интеллектуальной технологии управления достигается многомерный баланс характеристик: высокоэффективная передача, точное позиционирование, высокая жесткость, длительный срок службы и гибкая адаптивность, что точно соответствует жестким требованиям, предъявляемым к высокотехнологичному оборудованию для систем передачи.