I. Основное назначение и обозначение
Позиционирование: Опорная сторона шарико-винтовой передачи (плавающий конец), стандартный узел опорного подшипника. Используется на конце винта, где необходимо снять осевые термические напряжения.
Расшифровка обозначения:
- B: Обозначает «корпус подшипника».
- F: Обозначает «свободный» или «плавающий». Это его функциональное назначение — позволять валу винта незначительно свободно расширяться и сжиматься в осевом направлении.
Основные функции:
- Воспринимает в основном радиальные нагрузки: Поддерживает вес вала винта, противодействует потенциальным радиальным силам и обеспечивает соосность вращения винта.
- Обеспечивает осевое свободное плавание: Конструкция внутреннего подшипника позволяет валу винта перемещаться осево, компенсируя тепловое расширение, вызванное повышением температуры, предотвращая изгиб, заклинивание или потерю точности из-за термических напряжений.
- Обеспечивает радиальное позиционирование: Сохраняет положение центра вращения винтового вала.
II. Основная структура и компоненты
Стандартный опорный узел BF представляет собой высокостепенной интегрированный модуль, как правило, состоящий из:
Корпус подшипника: Аналогично узлу BK, с фланцем точной обработки для крепления и направляющей оправкой.
Радиальный подшипник:
- Наиболее распространённый: Шариковый радиальный подшипник с глубоким желобом. Он эффективно выдерживает радиальные нагрузки, обеспечивая при этом определённую степень осевого зазора (свободного хода).
- Другие типы: В некоторых моделях могут использоваться plain втулки (бронзовые втулки) или роликовые игольчатые подшипники с сепаратором, однако шариковые подшипники с глубоким желобом являются наиболее распространёнными благодаря низкому трению и способности работать на высоких скоростях.
Система запечатывания:
Имеет внутренние и внешние уплотнения, эффективно предотвращающие проникновение внешних загрязнений и утечку внутренней смазки.
Пресс-масленка: Для периодического пополнения смазки.
Осевая фиксирующая конструкция (ключевая конструкция):
- В отличие от блока BK, который «блокирует» шаровой винт, посадка между внутренним кольцом подшипника BF и шаровым винтом обычно выполнена с зазором или легким натягом.
- Наружное кольцо подшипника размещается в корпусе, один конец зафиксирован осево, а на другом конце предусмотрен осевой зазор. Это обеспечивает небольшой диапазон осевого перемещения всего подшипника внутри корпуса, позволяя винту «плавать».
III. Основные особенности и преимущества
- Ключевое решение для снижения температурных напряжений: Это основная причина существования узла BF. Шарико-винтовые пары выделяют тепло трения при высокоскоростной или непрерывной работе, что вызывает тепловое расширение винта. Если бы оба конца были зафиксированы (двойной BK), винт мог бы изогнуться, как «подпертый» стальной рельс, что привело бы к потере точности, аномальному износу или даже заклиниванию. Узел BF изящно решает эту проблему, обеспечивая осевое плавающее крепление.
- Обеспечивает безопасность и точность работы системы: Устраняя тепловые напряжения, узел BF гарантирует, что винт остаётся прямым во всём диапазоне рабочих температур, тем самым сохраняя точность передачи на длительный срок и предотвращая аварийные поломки.
- Стандартизация и простота использования: Как и узел BK, узел BF представляет собой готовое стандартизированное решение, которое можно установить без дополнительных разработок, исключая необходимость проектирования собственного плавающего механизма и обеспечивая надёжность и стабильность работы.
- Хорошая радиальная поддержка: Несмотря на возможность осевого плавающего положения, его радиальная жесткость и точность опоры остаются высокими, эффективно подавляя радиальные колебания (вибрацию) винта.
- Легкое обслуживание: Комплексная конструкция уплотнения и смазки увеличивает интервалы обслуживания и упрощает процедуры.
IV. Согласование системы с фиксированным концом BK (повторение «золотого правила»)
Это обязательное парное сочетание:
Сторона привода / Опорная сторона: BK (фиксированный конец).
- Функция: Воспринимает все двунаправленные осевые усилия, обеспечивает осевую базовую ориентацию.
- Подключение винта: как правило, непосредственно соединяется с серво- или шаговым двигателем через муфту.
Сторона без привода / Ведомая сторона: BF (плавающий конец).
- Функция: обеспечивает радиальную поддержку, допускает осевое тепловое расширение с плавающей опорой.
- Винтовое соединение: этот конец винта свободен или подсоединен только к легким устройствам обратной связи, таким как энкодеры.
Железное правило проектирования: Постоянно вращающийся шарико-винтовой механизм должен, и может только, использовать метод опоры [один конец закреплен (BK), другой конец плавающий (BF)]. Это фундаментальный принцип во всем точном механическом проектировании.
V. Типичные области применения
Области применения опорных узлов BF идентичны областям применения узлов BK, поскольку там, где используется BK, обязательно применяется и BF. Они присутствуют во всех устройствах, использующих прецизионные шарико-винтовые передачи:
- Все типы станков с ЧПУ.
- Промышленные роботы и линейные модули.
- Оборудование для производства и контроля полупроводников.
- Точные автоматизированные производственные линии.
- Медицинские устройства и научные приборы.
VI. Руководство по выбору и использованию
- Подбор в пару: Блок BF должен подбираться парно с блоком BK той же серии и с одинаковыми параметрами диаметра вала (например, BK12 в паре с BF12).
- Позиция установки: Должен устанавливаться на конце винта, наиболее удалённом от двигателя. Если винт приводится от центра (реже), оба конца должны быть плавающими концами BF, однако такие случаи требуют специальной конструкции.
- Избегайте осевых ограничений: При монтаже убедитесь, что на валу винта в месте установки блока BF отсутствуют дополнительные осевые ограничения. Например, если на этом конце подключается энкодер, необходимо использовать гибкую муфту, а её крепёж не должен ограничивать осевое перемещение вала винта.
- Правильная установка: Аналогично установке блока BK, обеспечьте плоскостность поверхности крепления BF и её параллельность поверхности крепления BK для гарантии правильного выравнивания оси винта.
- Обслуживание: Периодически пополняйте смазку через масленку и проверяйте состояние уплотнения.
Если фиксированный конец BK является «якорем» и «краеугольным камнем» системы, то плавающий конец BF — это «амортизатор» и «предохранительный клапан» системы. Хитроумным и пассивным способом он решает основную задачу термального управления в прецизионных механизмах. Конструкция блока BF воплощает инженерную мудрость «преодоления жесткости мягкостью» — за счёт ограниченных, контролируемых степеней свободы обеспечивается большая жёсткость, точность и надёжность всей системы. Правильный выбор и применение опоры BF является ещё одной важной гарантией долгосрочной, стабильной и точной работы системы передачи на шариковинтовой передаче.
EN
