Передача винт-гайка качения. Конструкция. Основы расчета

Передача винт-гайка качения обладает свойствами, позволяющими применять ее как в приводах подач без отсчета перемещений (универсальных станков, силовых столов агрегатных станков), так и в приводах подач и позиционирования станков с ЧПУ. Для передачи характерны высокий коэффициент полезного действия (0,8-0,9), небольшое различие между силами трения движения и покоя, незначительное влияние частоты вращения винта на силу трения в механизме, полное отсутствие осевого зазора. Недостатками являются высокая стоимость, пониженное демпфирование, отсутствие самоторможения.

Передача состоит из винта, гайки, шариков и устройств для возврата шариков. Обычно применяют передачи с наиболее технологичным полукруглым профилем резьбы. Для снижения контактных напряжений предусматривают ,. Предварительный натяг, повышающий точность и жесткость передачи, создают осевыми проставками между гайками,, винтами, сдвоенной дифференциальной гайкой.

За номинальный размер передачи принимают диаметр d0 условного цилиндра, на котором расположены центры шариков.

Передача винт— гайка качения выходит из строя в результате усталости поверхностных слоев шариков, гайки и винта, потери устойчивости винта, износа элементов передачи и снижения точности. Возможными причинами выхода ее из строя являются: слишком большая нагрузка на винт, низкая расчетная долговечность, значительный относительный перекос винта и гайки, неудовлетворительная защита от загрязнений. Цель расчета передачи состоит в определении номинального диаметра винта и в подборе по каталогу такой передачи, которая удовлетворяла бы всем требованиям к работоспособности.

Исходные данные для расчета передачи — длина винта, его наибольшая расчетная длина, способ установки винта на опорах, ряд значений осевой нагрузки на передачу, ряд частот вращения винта (гайки). Осевые нагрузки на винт определяют для разных операций, выполняемых на станке (например, для чернового, получистового и чистового точения), а также для разных элементов цикла обработки (для быстрого и рабочего ходов рабочего органа).Устанавливают также время действия каждой нагрузки (в долях от расчетного срока эксплуатации станка) и соответствующие им частоты вращения винта. Если же исходить из значений крутящего момента на валу электродвигателя М при выполнении разных работ и для разных элементов цикла, крутящий момент на ходовом винте

где - крутящий момент на валу двигателя; — КПД цепи от двигателя к винту; i - передаточное отношение этой цепи. Окружная сила на радиусе резьбы

где — угол подъема резьбы; р = агсtgf — угол трения, (f- коэффициент трения качения, f= (57...85) 10-5).

45. Силовые головки агрегатных станков. Особенности конструкции и область применения. 14.2. СИЛОВЫЕ ГОЛОВКИ

Силовые головки являются унифицированными узлами агрегатных станков. Они сообщают режущим инструментам главное (вращательное) движение, подачу и быстрое движение подвода и отвода. По технологическому назначению их подразделяют на сверлильные, расточные, резьбонарезные, фрезерные. Головки большинства конструкций позволяют выполнять ряд операций.

Привод главного движения силовых головок для обработки мелких деталей часто оснащают пневматическим двигателем. Головки с гидравлическим двигателем можно быстро переналаживать на другой режим. В большинстве случаев в главном приводе устанавливают электрический асинхронный двигатель. Микроголовки имеют главный привод мощностью ОД...0,4 кВт, головки малой мощности - 0,4..3 кВт, большой мощности — 15...30 кВт.

Силовая головка может иметь подвижный корпус, выдвигаемую пиноль или подвижный корпус с пинолью. Привод подачи может быть размещен в самой головке или вне ее. Головки первого типа называют самодействующими, второго - несамодействующими. Несамодействуюшие головки малых габаритов применяют в станках для обработки мелких деталей. Силовые головки оснащают электромеханическим, гидравлическим, пневматическим, пневмогидравлическим приводами. Тяговым устройством электромеханического привода могут быть винтовая передача, механизмы с цилиндрическим или плоским кулачком. Плоскокулачковые головки обычно предназначены для выполнения легких работ с короткими циклами: ход в интервале 35...75 мм, длительность цикла - 5...30 с, мощность главного привода - 0,4.,.3 кВт. На основе электромеханического винтового и гидравлического приводов создают силовые головки с большим усилием подачи для обработки со значительной концентрацией операций. Мощность электродвигателя их главного привода достигает 30 кВт, усилие подачи — 100 000Н. Существенным недостатком гидравлического и пневмогидравлического приводов является нестабильность подачи при изменении температуры масла. Приводом подачи реализуются различные циклы перемещений 45 Продолжение режущих инструментов. Основные и присоединительные размеры силовых головок регламентируются государственными стандартами.

Малогабаритная силовая головка развивает усилие подачи до 2000 Н. Ее шпиндель приводится во вращение электродвигателем. От штока, являющегося пинолью головки, он получает осевое движение по циклу быстрый подвод — рабочая подача - быстрый отвод. Опорами пиноли служат направляющие втулки. Гайка предназначена для регулирования глубины обрабатываемых отверстий. В конце хода в нее упирается кулачковый блок. Движениями головки управляет ее гидравлическая панель.

На агрегатных станках с силовыми головками наиболее эффективно выполняются сверлильно-резьбонарезные и легкие фрезерные операции. В то же время из-за недостаточной жесткости шпинделей они непригодны для тяжелых фрезерных и расточных операций. Поэтому на основе силовых головок обычно компонуют малые агрегатные станки,

46. Компоновка станка выступает в 2-х значениях:

–пространственное расположение подсистем станка

–разработка пространственного расположения

Компоновка должна облегчить легкость реализации необходимого набора исполнительных движений инструмента и заготовки. Главное исходное условие синтеза компоновки–кинематическая стр-ра станка. Последовательность расположения подвижных узлов станка относительно инструмента и заготовки и неподвижного узла создает основу компоновки. Изменение этой последовательности путем перестановки узлов приводит к чрезмерному множеству вариантов компоновок решения. Задача конструктора–анализ различных вариантов на основе функциональных и технико-экономических критериев и выбору оптимального варианта для заданных конкретных производственных условий. Исходя из заданного движения инструмента относительно заготовки можно рассматривать всю совокупность возможных компоновок пользуясь методом структурных формул Врагова Ю.Д.

Выбираем прямоуг. систему координат. Неподвижный узел–«О». Подвижные–«X,Y,Z». Если они перемещаются прямолинейно вдоль соотв. осей координат. И «А,В,С»–вращательное движение относительно тех же осей, тогда последовательность расположения узлов станка

Т.е. его компоновку можно записать стр-ной ф-лой, в которой запись начинается с узла несущего заготовку и заканчивается узлом несущем инструмент.

фрезерный станок

XYZO(Cv)

Шпиндель вращается вокруг Z

Формализация компоновок в виде условной записи помогает рассмотреть все множество возможных вариантов путем формальной перестановки символов в формуле. Все возможные варианты могут быть сведены в матрицу. Столбцы матрицы различаются расположением неподв. узла, а строки положением вертикально перемещаемого узла.

ZYXO	ZXOY	ZOXY	OZXY
ZXYO	ZYOX	ZOYX	OZYX
XZYO	XZOY	XOZY	OXZY
YZXO	YZOX	YOZX	OYZX
XYZO	XYOZ	XOYZ	OXYZ
YXZO	YXOZ	YOXZ	OYXZ

Все 24 варианта базовых компоновок могут

быть ориентированы в пространстве как горизонт и вертек.