Винт-гайка: как работает механизм, ходовой винт как основа передачи
Одними из наиболее распространенных инструментов для преобразования вращательного перемещения в поступательное являются ходовые винты. В паре с гайкой они образуют винтовую пару скольжения.
Они находят применение в домкратах, автомобильных подъемниках и механических прессах для создания больших усилий, линейных приводах для обеспечения точных перемещений и в прочих механизмах.
В передачах вин-гайка скольжения за счет ручного или механического привода придается вращение винту либо гайке. Ответная деталь начинает перемещаться поступательно.
Выбор смазки для ходового винта. Почему пластичные и жидкие смазки заменяют на твердые?
Подбор смазочного материала для ходовых винтов иногда становится большой проблемой, особенно при эксплуатации деталей в загрязненной среде, при контакте с агрессивными жидкостями, в труднодоступных местах с ограниченной возможностью обновления смазочного материала.
Основной проблемой остается загрязнение смазки пылью и песком. Абразивные частицы царапают поверхности, приводят к абразивному износу и винта, и гайки.
В таком случае износ деталей со смазкой наступает не существенно позже, чем при эксплуатации передачи без смазки.
Использование смазки в винтовых парах скольжения обязательно, так как она выполняет очень важные функции: увеличение нагрузочной способности, предотвращение перегрева и преждевременного истирания компонентов.
Для обеспечения нормальной работы винтовой передачи в запыленной среде необходимо очень часто менять смазку. Это приводит к большим временным и финансовым затратам.
Был разработан способ полного отказа от применения притягивающих пыль смазок – замена бронзовых гаек на полимерные детали с включенными в их состав антифрикционными добавками.
Это помогло продлить ресурс деталей в условиях запыленности, но существенно повлияло на показатели грузоподъемности и плавность работы винтовой пары.
Оптимальным решением на сегодняшний день является нанесение на этапе производства на ходовые винты антифрикционных покрытий.
Данные материалы формируют на деталях тонкую гладкую смазочную пленку, которая предотвращает абразивный износ деталей в условиях загрязненности и запыленности благодаря сухой текстуре.
Покрытия изготавливаются на основе порошков твердых смазочных материалов. Например, широко используемое для ходовых винтов покрытие MODENGY 1014 имеет в составе политетрафторэтилен и дисульфид молибдена.
Полимеризуясь при нагреве в печи, покрытие формирует на деталях тонкую смазочную пленку. Мелкие частицы заполняют все микронеровности поверхности, сглаживая ее.
Покрытие обеспечивает плавное бесшумное перемещение деталей, предотвращение их преждевременного износа, долговременную защиту от коррозии, изоляцию поверхности от влияния неблагоприятных факторов окружающей среды, в том числе химически агрессивных сред.
Используются и более удобные в нанесении покрытия. Например, MODENGY 1001 распыляется из аэрозольного баллона и отверждается при комнатной температуре.
Как подобрать подходящий ходовой винт? Основные показатели
Основным параметром ходового винта является его резьба. Применяются прямоугольные, трапецеидальные, треугольные винты.
На протяжении долгого времени широко применялись прямоугольные винты с углом 90 градусов. Их основным недостатком была слабость винта у основания.
Позднее их стали заменять на трапецеидальные с углом профиля 30 градусов. За счет расширения основания повышается прочность резьбы, а также облегчается производство. Сегодня трапецеидальная резьба является преимущественным выбором практически для любой винтовой пары.
При изготовлении ходового винта обязательно рассчитывают постоянную и пиковую нагрузку на детали. От правильного расчета диаметра винта, подбора оптимального конструкционного материала зависит надежность и длительность эксплуатации передачи.
Также в соответствии с грузоподъемностью следует подбирать и гайки. Полимерные детали могут быть рассчитаны на нагрузку более 100 кг, а при необходимости работы при нагрузке в несколько тонн используют бронзовые гайки.
Следует учитывать, что чем выше грузоподъемность ходового винта, тем меньше должна быть скорость его вращения. В противном случае детали выйдут из строя вследствие перегрева.
Очень часто важна точность перемещений ходового винта. Особенно она актуальна в механизмах подач станков. Для обеспечения высокоточного перемещения используются однозаходные ходовые винты с малым шагом.