Šroubový převod patří do kategorie mechanické. Hlavním účelem této operace je převést rotační pohyb na translační nebo naopak. Tento typ převodovky se skládá pouze ze dvou prvků – šroubu a matice.
Popis zařízení
Jak již bylo zmíněno, k převodu pohybu se používá šroubový pohon. Nejčastějšími příklady použití tohoto systému byla taková zařízení, jako jsou zvedáky, lisy, kovoobráběcí stroje, válcovny, zdvihací zařízení atd. Za zmínku také stojí, že se jedná o všechny příklady převodu rotačního pohybu na translační. Ale pro opačný postup se toto zařízení používá velmi zřídka. Například mechanismus pro pohyb filmu fotoaparátu funguje na opačném principu konverze pohybu.
Tento systém má několik výhod: tichý provoz, hladký záběr, jednoduchý design, lze dosáhnout velké síly.
Existuje však také řada nevýhod: šroubové ozubené kolo se dost často zadrhává a jeho účinnost, tedy účinnost, je nízká.
Zařízení adruh
V současné době existují dvě hlavní jednotky systému. Jeho první typ obsahuje pevnou matici a pohyblivý šroub a druhý typ má naopak pohyblivou matici a pevný šroub. Do první kategorie zařízení patří šroubový zvedák a druhá skupina se používá např. u vodicích šroubů obráběcích strojů a dalších zařízení.
Existuje také několik typů šroubových převodů:
- Posuvný systém.
- Valivý systém vyznačující se tím, že matice má drážky, do kterých jsou umístěny kuličky.
- Planetové válečkové převody, které jsou považovány za docela slibné, protože se vyznačují vysokou přesností a tuhostí.
- Vlnový typ přenosu, vyznačuje se spíše malými translačními pohyby.
- Hydrostatický šroubový převod s nízkým třením, nízkým opotřebením a poměrně vysokou přesností.
Vyřezávání a výpočty
Kromě několika typů systémů existuje také několik typů závitů pro matici a šrouby. Pokud je potřeba zajistit co nejmenší tření mezi díly, pak se použije pravoúhlý pohled. Zde je však velmi důležité poznamenat, že vyrobitelnost tohoto typu spojení je spíše nízká. Jinými slovy, je nemožné vyříznout takový závit na závitové frézce. Pokud porovnáme sílu obdélníkových a trapézových závitů, pak první výrazně ztrácí. Z tohoto důvodu je distribuce a použití pravoúhlých závitů ve šroubových pohonech značně omezena.
Z těchto důvodů se hlavním typem, který se používá pro zařízení převodových šroubů, stal trapézový závit. Tento typ má tři typy kroků – malý, střední, velký. Nejoblíbenější je systém střední výšky.
Výpočet šroubového převodu je redukován na výpočet převodového poměru. Vzorec vypadá takto: U=C/L=pd/pK. C je obvod, L je stoupání šroubu, p je stoupání šroubu, K je počet otáček šroubu.
Kulový šroub (BSC)
Kuličkové šrouby - jedná se o jeden z druhů lineárního pohonu, který také slouží k převodu rotačního pohybu na translační. Zde je však rozdíl, který spočívá v tom, že tento typ systému se vyznačuje velmi malým třením.
Roli šroubu v takových systémech plní hřídel, která je obvykle vyrobena z velmi pevné oceli. Toto zařízení má na svém povrchu běžecké pásy se specifickým tvarem. Je to takové zařízení, které je schopno interagovat s maticí. Jejich práce však neprobíhá přímo, jako je tomu u běžného šroubového převodu, ale prostřednictvím malých kuliček. Využívá principu valivého tření.
Tento princip interakce poskytuje velmi vysoký koeficient výkonu (COP) a také vysoké charakteristiky přetížení.
Aplikace a vývoj kuličkových šroubů
Kulový šroub se nejčastěji používá v průmyslu, jako je výroba letadel, v raketové vědě k pohybu kormidelpovrchy ve vozidlech. Nejširší rozsah použití takového systému lze pozorovat v přesném strojírenství, zejména u CNC strojů.
Historie tohoto šroubu je poměrně neobvyklá, protože úplně první nejpřesnější kuličkový šroub byl získán pomocí konvenčního šroubu s nízkou přesností. Zařízení mělo následující vzhled: na šroub byla namontována malá struktura několika matic, napnutých pružinou, načež byl lapován po celé délce.
Bylo možné zprůměrovat chyby stoupání šroubu i matice pohybem prvků podél základny a také změnou směru napětí.
Pomocí kuličkových šroubů
Pro dosažení dlouhé životnosti kuličkového šroubu je nutné dodržovat provozní řád tohoto systému. Aby bylo možné udržovat všechny své indikátory na správné úrovni, včetně přesnosti, je velmi důležité sledovat čistotu pracovního prostoru zařízení. Provozní pára nesmí být vystavena abrazivním částicím, jako je prach, třísky atd.
Nejčastěji se takové problémy řeší instalací vlnité ochrany z pryžových nebo polymerních materiálů na šroub s maticí. Tím se zcela eliminuje možnost kontaminace. Pokud systém funguje v otevřeném režimu, lze tento problém vyřešit jiným způsobem. V takových případech je instalován kompresor, který pod vysokým tlakem dodává vyčištěný vzduch do pracovní páry.
ProtožeProtože systém funguje na principu valivého tření, je možné předpětí, což umožňuje odstranit zbytečnou vůli převodu. Vůle je mezera, která se vytvoří mezi rotačním a translačním pohybem v okamžiku, kdy změní svůj směr.
Kvalita přenosu
Jako každý jiný systém má i tento své výhody a nevýhody.
Mezi nevýhody zařízení patří skutečnost, že při příliš velkém úhlu působení kuličkového šroubu existuje možnost zpětného převodu. K tomu dochází, protože existuje příliš malé tření, takže se matice při zvednutí nezablokuje. Převádí lineární sílu na krouticí moment. Kromě toho se použití takových přenosových systémů na ručních zařízeních nedoporučuje.
Výhodou je, že nízké procento tření způsobuje nízký rozptyl, což zase výrazně zvyšuje účinnost celého systému. Podle tohoto indikátoru je kuličkový šroub lepší než jakýkoli jiný analog převodu, který se zabývá transformací rotačního pohybu na translační. Maximální účinnost u nejběžnějších kuličkových šroubů přesahuje 90 %. Pro srovnání řekněme, že nejbližší metrická nebo spirálová ozubená kola mají maximální účinnost 50 %.
Protože v kuličkovém šroubu prakticky nedochází k prokluzu, má to pozitivní vliv na zvýšení životnosti kuličkového šroubu a na hospodárnost, protože se výrazně zkracují prostoje na opravy, mazání nebo výměnu dílů. Proto jsou tato zařízení nejvíceziskové.
Výroba a přesnost
Nejpřesnější kuličkové šrouby lze získat pouze broušením materiálu. Existuje další způsob, jak získat šroub - to je rýhování. Náklady budou mnohem nižší než broušení, ale chyba produktu bude asi 50 mikronů na zdvih 300 mm. Všimněte si, že nejpřesněji broušené díly se vyznačují chybou 1-3 mikrony na 300 mm a některé dokonce méně. Pro získání polotovaru pro budoucí šroub musí materiál projít procesem hrubého obrábění, po kterém je vytvrzen a vybroušen do požadovaného stavu.
Instrumentální pohled na kuličkový šroub má nejčastěji přesnost až 250 nm na centimetr. K výrobě takových výrobků je nutné projít procesem frézování a broušení. Tyto operace je nutné provádět na velmi přesných zařízeních. Surovinou pro takové šrouby jsou Invar nebo Invar slitiny.
