PRZEKŁADNIE ŚRUBOWO-TOCZNE

Przekładnie śrubowe toczne rozwinęły się z konwencjonalnych przekładni śrubowych przez wprowadzenie między śrubę i nakrętkę elementów tocznych (kulek łożyskowych). W wyniku zastąpienia tarcia ślizgowego tarciem tocznym przekładnie śrubowe toczne wykazują szereg zalet ,dzięki którym znalazły szerokie zastosowanie w mechanizmach wymagających:

  • wysokiej sprawności

  • bezluzowej pracy

  • wysokiej sztywności osiowej

  • dużej trwałości.

 

W szczególności przekładnie śrubowe toczne stosowane są jako elementy napędowe i pomiarowe w obrabiarkach sterowanych numerycznie, w przemyśle precyzyjnym jako części zespołów pomiarowych, w przemyśle lotniczym i wielu innych gałęziach przemysłu.

 

Przekładnie śrubowe toczne wytwarzane są z wysokiej jakości materiałów. W wyniku toczenia kulek w zahartowanych rowkach śruby i nakrętki zużycie przekładni jest bardzo małe, co eliminuje konieczność kompensacji luzu, zapewnia utrzymanie dokładności skoku w całym okresie eksploatacji. Zastosowanie nakrętek z napięciem wstępnym umożliwia uzyskanie pracy bezluzowej oraz znaczne podwyższenie sztywności.

Klasy dokładności wykonania mechanizmów śrubowo-tocznych 

 

Na rysunku przedstawiono parametry określające dokładność skoku gwintu śruby tocznej.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lu – Przesuw użyteczny równy długości gwintu zmniejszonej o długość odcinków le nie podlegających odbiorowi.

C – Żądane odchylenie średniej linii skoku od linii skoku nominalnego na długości Lu.

Ep – Dopuszczalne odchylenie średniej linii skoku od wartości żądanej.

Vup – Dopuszczalna szerokość pasma krzywej odchyłek skoku.

V300p – Szerokość pasma na długości 300mm.

V - Szerokość pasma w obrębie jednego skoku.

 

Wartość C (żądane odchylenie skoku gwintu od skoku nominalnego) powinna być określona w zamówieniu. W przypadku braku wymagań przyjmuje się C=0.Pomiar skoku odnosi się do temperatury 293K (20°C).

 

Międzynarodowy Standard Klas Dokładności Przekładni

 

Jednostka [µm]

Parametry konstrukcyjne przekładni tocznej

 

Nośność statyczna

 

Nośność spoczynkowa C0 określa się jako obciążenie powodujące odkształcenie trwałe w punkcie styku kulek z bieżnią o wartości

10^-4 średnicy kulki. Między maksymalnym obciążeniem przekładni Fmax i nośnością spoczynkową C0 powinna zachodzić zależność:

 

 

 

 

 

gdzie:

fho – współczynnik zależny od twardości bieżni

fd – współczynnik zależny od charakteru

 

Nośność dynamiczna

 

Główną przyczyną zużycia przekładni śrubowej tocznej jest zmęczenie materiału. Okres pracy przekładni, po którym występuje zużycie bieżni nazywamy trwałością przekładni. Trwałość przekładni określa się w obrotach L lub w godzinach Lh. Trwałość przekładni jest odwrotnie proporcjonalna do trzeciej potęgi obciążenia:

 

 

 

 

 

 

 

Nośność ruchowa (dynamiczna) C jest to obciążenie stałe, przy którym trwałość przekładni odpowiadającej standardowym warunkom wykonania wynosi 1 milion obrotów. Trwałość takiej przekładni wynosi więc przy stałym obciążeniu siłą F:

 

 

 

 

 

 

 

Sztywność

 

Miarą sztywności R układu jest iloraz działającej siły F oraz wywołanego przez tę siłę odkształcenia δ.

 

 

 

 

 

 

W przypadku przekładni śrubowych tocznych odkształcenie δ jest w ogólnym przypadku sumą odkształceń śruby, nakrętki, łożyskowania śruby, zamocowania nakrętki oraz odkształcenia złącza kulkowego, które wynika z ugięcia kulek i bieżni pod wpływem działających sił: Odkszałcenie śruby może być wydatnie zmniejszone przez jej dwustronne łożyskowanie z napięciem wstępnym siłą rozciągającą. Odkształcenie złącza kulkowego δk jest z reguły funkcją nieliniową obciążenia F.

 

Moment oporowy napięcia wstępnego

 

Przekładnia z napięciem wstępnym siłą Fn przy obracaniu śruby względem nakrętki bez przyłożenia zewnętrznego obciążenia siłą wzdłużną wykazuje pewien opór, który wyraża się w jednostkach momentu, np. Nm, i nazywany jest momentem oporowym napięcia wstępnego T.