Шарико-винтовые передачи, являясь ключевыми компонентами прецизионных систем передачи, напрямую влияют на точность механических систем через свою эксплуатационную стабильность. В этой статье рассматриваются три основные категории типичных проблем — чрезмерный люфт, рывкообразное движение и выход из строя компонентов — с предоставлением технических сведений об их причинах и решениях.
I. Проблемы с чрезмерным люфтом
1. Недостаточный преднатяг
Причина: Отсутствие преднатяга или его недостаточность приводит к проскальзыванию гайки из-за собственного веса при вертикальной установке, что приводит к значительному люфту в условиях отсутствия нагрузки.
Анализ: Шарико-винтовые передачи без преднатяга могут демонстрировать люфт, превышающий 0,05 мм, что ставит под угрозу точность позиционирования и ограничивает использование малонагруженными, низкоточными приложениями.
Решения:
▶ Применить преднатяг, эквивалентный 1–3% от номинальной динамической нагрузки, используя двойную гайку с прокладкой или пружинный преднатяг;
▶ Выбирать одногайковые конструкции со встроенным преднатягом (класс точности C5 или выше) для сценариев высокой точности.
2. Чрезмерный крутильный прогиб
Причина: Неправильная термообработка (недостаточная твердость, неравномерное распределение твердости или мягкий материал) или чрезмерно высокое отношение длины к диаметру (L/D > 70), снижающее жесткость.
Анализ: Отношение L/D, превышающее 70, может вызвать провисание винта из-за собственного веса, что приведет к смещению гайки и увеличению люфта; нестандартная твердость материала ускоряет износ.
Решения:
▶ Поддерживать L/D ≤ 60 и использовать опоры с двойным креплением (вместо односторонних опор) для тяжелых нагрузок;
▶ Выбирать высокопрочную легированную сталь (например, SUJ2) и обеспечивать соответствие термообработки отраслевым стандартам твердости (шарик: HRC 62–66, гайка: HRC 58–62, винт: HRC 56–62).
3. Неправильный выбор и установка подшипников
Причина: Использование радиальных шарикоподшипников вместо радиально-упорных подшипников или несовпадение при установке подшипников (ошибка перпендикулярности > 0,02 мм/м).
Анализ: Радиальные шарикоподшипники не выдерживают осевые нагрузки, вызывая осевой люфт; наклон подшипника приводит к периодическим изменениям люфта.
Решения:
▶ Отдавать предпочтение радиально-упорным подшипникам с углом контакта 60° (например, серии 7000), установленным по схеме «спина к спине»;
▶ Обеспечить перпендикулярность посадочного места подшипника к плечу винта в пределах допуска 0,01 мм при механической обработке, используя двойные контргайки для защиты от ослабления.
4. Недостаточная жесткость опоры
Причина: Тонкостенные или низкопрочные материалы (например, чугун вместо стали) для гайки или посадочных мест подшипников.
Анализ: Упругая деформация под нагрузкой смещает ось винта, эффективно увеличивая люфт.
Решения:
▶ Увеличить толщину стенки опоры (рекомендуется ≥15 мм) или усилить ребрами жесткости;
▶ Использовать сталь 45# с закалкой и отпуском (твердость HB220–250) для критических компонентов.
II. Проблемы с рывкообразным движением
1. Дефекты точности обработки
(1) Чрезмерная шероховатость поверхности
Причина: Недостаточная точность шлифовки дорожек качения винта/гайки (Ra > 0,4 мкм) или ошибка округлости шарика > 0,001 мм.
Решения: Применять процессы суперфиниширования для контроля шероховатости дорожек качения при Ra ≤ 0,2 мкм; отбирать шарики с ошибкой округлости ≤ 0,0005 мм.
(2) Отклонение шага/шага
Причина: Недостаточная точность инструментов для обработки резьбы (например, суммарная ошибка шага > ±0,015 мм/300 мм).
Решения: Использовать высокоточные шлифовальные станки (точность позиционирования ±0,005 мм) и полностью проверять готовые винты с помощью лазерных измерительных приборов.
(3) Сбой системы рециркуляции
Причина: Несоосность трубок рециркуляции (>0,5 мм смещения) или заусенцы внутри трубок, вызывающие заклинивание шариков.
Решения: Использовать позиционирующие приспособления для выравнивания трубок рециркуляции с дорожками качения; проводить испытания без нагрузки при скоростях ≥500 мм/с после сборки.
2. Попадание посторонних материалов и сбой смазки
(1) Загрязнение дорожек качения
Причина: Отсутствие защиты от пыли (например, скребков), позволяющее стружке (>50 мкм) или пыли попадать в дорожки качения.
Решения: Установить уплотнения с двойной кромкой (защита IP54); очищать дорожки качения керосином и заменять литиевую смазку (NLGI Grade 2) каждые 200 часов работы.
(2) Недостаточная смазка
Причина: Превышение интервалов смазки (>200 часов) или использование неправильной смазки (например, кальциевой вместо литиевой).
Решения: Интегрировать системы автоматической смазки (интервал смазки ≤8 часов) для автоматизированного оборудования; использовать смазку с дисульфидом молибдена для высокотемпературных сред.
3. Несоосность при установке
Причина: Ошибка параллельности между посадочным местом гайки и направляющей рейкой > 0,1 мм/м или ошибка соосности между отверстием посадочного места подшипника и осью винта > 0,03 мм.
Анализ: Эксцентричная нагрузка увеличивает трение дорожек качения более чем на 30% из-за одностороннего напряжения на шариках.
Решения: Калибровать с помощью индикатора при установке (параллельность ≤0,05 мм/м, соосность ≤0,02 мм); при необходимости использовать прокладки для выравнивания.
III. Проблемы с выходом из строя компонентов
1. Разрушение шарика
Причина:
▶ Дефекты материала (например, включения) или недостаточная термообработка (твердость ▶ Концентрация термического напряжения (разница температур >50°C, вызывающая напряжение >800 МПа из-за несоответствия коэффициента расширения).
Решения:
▶ Выбирать шарики из подшипниковой стали SUJ2 и отбраковывать дефектные шарики с помощью магнитопорошковой дефектоскопии;
▶ Добавить охлаждение
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
