Vis de plomb trapézoïdal (Souvent appelés vis ACME) sont des composants mécaniques fondamentaux convertissant le mouvement rotatif en mouvement linéaire précis. Bien que moins efficace que les vis à billes, leur robustesse, leur simplicité, leur rentabilité et leur capacité d'auto-verrouillage les rendent indispensables dans de nombreuses applications industrielles et de précision.
Caractéristiques clés et pourquoi les choisir
-
Géométrie du thread:
-
Caractérisé par un Angle de filetage de 30 ° (métrique standard) ou Angle de 29 ° (ACME - Standard américain).
-
Crêtes / racines de fil plus plates vs v-threads, permettant une distribution de charge plus élevée et une meilleure résistance à l'usure.
-
-
Avantages de base:
-
Capacité de charge élevée: Une conception robuste gère des charges statiques et dynamiques significatives (poussée axiale).
-
Capacité d'auto-verrouillage: Le frottement inhérent empêche généralement la conduite de la conduite sous les charges statiques (critiques pour les applications verticales / suspendues).
-
Simplicité et coût: Moins de composants, une fabrication plus facile et beaucoup moins cher que les vis à billes.
-
Durabilité et opération propre: Pas de balles de recirculation = aucun risque de brouillage à partir de débris (idéal pour les environnements sales comme les scieries, la transformation des aliments).
-
Lisse et calme: Génération de bruit plus faible par rapport aux vis à billes à des vitesses modérées.
-
Amortissement: Le frottement fournit un amortissement de vibration inhérent.
-
Choix de matériau: vis et écrou
-
Visser les matériaux:
-
Acier du carbone (C45, AISI 1045): Le plus commun, rentable. Nécessite un durcissement ou un revêtement de surface pour la résistance à l'usure.
-
Alloy Steel (AISI 4140, 4340): Force plus élevée, meilleure réponse au traitement thermique. Utilisé pour les applications exigeantes.
-
Acier inoxydable (A2 / 304, A4 / 316): Essentiel à la résistance à la corrosion (aliment, marin, produit chimique). Force inférieure à l'acier au carbone, frottement plus élevé.
-
-
Matériaux de noix:
-
Bronze (SAE 841, C93200): Norme de l'industrie. Excellente résistance à l'usure, faible frottement contre l'acier, bonne conformité. Souvent imprégné d'huile.
-
Fonte: Économies, bonnes propriétés d'usure, utilisées dans des machines lourdes. Frottement plus élevé que le bronze.
-
Plastiques d'ingénierie (Pom, Nylon, PTFE Composites): Léger, résistant à la corrosion, à faible frottement, calme. Capacité de charge et limites de température plus faibles. Idéal pour les environnements légers / propres.
-
PTFE rempli de bronze: Combine un faible frottement avec une bonne résistance à l'usure.
-
Facteurs de performance et compromis critiques
-
Efficacité (η):
-
Typiquement 20-40% en raison de la friction coulissante (contre 90% pour les vis à billes).
-
Formule:
η = tan (λ) / tan (λ φ)(λ = angle de plomb, φ = angle de frottement). -
Amélioration de l'efficacité: Réduisez le coefficient de frottement (lubrification, appariement des matériaux), augmentez l'angle du plomb (threads multi-démarches).
-
-
Contrecoup:
-
Le dégagement entre les filetages à vis et à écrou. Essentiel pour le fonctionnement lisse mais réduit la précision.
-
Contrôlé par: Fabrication de précision, écrous divisés réglables, écrous doubles préchargés.
-
-
Usure et vie:
-
Le mode de défaillance primaire est l'usure du fil. La vie dépend de:
-
Charge et vitesse (limite PV - pression x vitesse)
-
Appariement des matériaux
-
Lubrification: CRITIQUE! Réduit la friction, l'usure et la chaleur. Utilisez de la graisse à haute pression ou de l'huile adaptée à l'environnement.
-
Protection de contamination (essuie-glaces, soufflet)
-
-
-
Auto-bloquant vs arrière-conducteur:
-
Le verrouillage de l'auto-verrouillage se produit quand
λ <φ. Essentiel pour la sécurité dans les axes verticaux. -
Avertissement: Les gains d'efficacité (par exemple, via la lubrification) peuvent réduire l'angle de friction (φ) et potentiellement éliminer l'auto-verrouillage! Vérifiez attentivement.
-
Normes communes
-
Trapézoïdal métrique: DIN 103 (Profil), DIN 513 (Tolérances). Tangs communs: TR8X1.5, TR10X2, TR12X3, TR16X4, TR20X4, ETC.
-
Acme (impérial): ASME B1.5 . Tailles communes: 1/2 "-10, 3/4" -6, 1 "-5, etc. (diamètre-TPI).
-
Threads multi-démarches: Augmentez le plomb sans augmentation de la hauteur (voyage plus rapide par révolution, efficacité plus élevée, mais réduction de la tendance auto-bloquant).
Applications clés (où elles excellent)
-
Systèmes de levage verticaux: Jacks, ciseaux soulèves, actionneurs (en s'appuyant sur l'auto-verrouillage).
-
Machines industrielles lourdes: Machine-outils (conceptions plus anciennes), presses, machines d'estampage, convoyeurs.
-
Environnements durs: Sawmills, équipement minière, machines agricoles (tolérance aux débris).
-
Positionnement de précision (sensible au coût): Imprimantes 3D (bas de gamme), équipement de laboratoire, étapes optiques (avec des noix préchargées).
-
Fonctionnement manuel: Dispositifs de serrage, actionneurs de valve, étapes de positionnement manuel.
Guide de sélection: questions clés
-
Quelles sont les charges statiques / dynamiques axiales? (Détermine le diamètre des vis, résistance au matériau).
-
Quelle vitesse (régime) et la vitesse linéaire (m / s) sont nécessaires? (Impact l'efficacité, la génération de chaleur, l'usure - Vérifiez les limites PV).
-
La précision ou le contrecoup minimal est-il critique? (Dicte la qualité du thread, le besoin de préchargement).
-
L'auto-verrouillage est-il requis? (Crucial pour les charges verticales / suspendues - Impacts le choix du plomb et la lubrification).
-
Qu'est-ce que l'environnement d'exploitation? (Corrosive? Dirty? Temp? - Détermine le matériau / lubrifiant / scellage).
-
Cycle de service? (Le fonctionnement continu nécessite une lubrification / refroidissement robuste).
-
Cible de coût? (Le trapézoïdal est moins cher que les vis à billes, mais les écrous en bronze ajoutent du coût par rapport au plastique).
Meilleures pratiques d'installation et de maintenance
-
Alignement: Le désalignement est un tueur. Utilisez des couplages flexibles, assurez-vous un montage précis des supports / roulements.
-
Roulements de poussée: Doit être utilisé pour gérer les charges axiales, de taille appropriée. Les roulements radiaux supportent le poids de la vis.
-
Lubrification:
-
Sélectionnez le type correct (graisse pour une vitesse / service modérée, l'huile pour une vitesse élevée / service continu).
-
Implémentez les ports / systèmes de lubrification.
-
Établir un calendrier de ré-lubrification strict.
-
-
Contrôle de la contamination: Utilisez des essuie-glaces / grattoirs et des soufflets protecteurs où la poussière / copeaux / swarf sont présents.
-
Évitez la sur-voyage: Utilisez les interrupteurs de limite pour empêcher l'écrou de courir les extrémités de la vis.
Vis trapézoïdaux vs billes: Quand choisir lequel?
-
Choisissez des vis de plomb trapézoïdal lorsque:
-
Le coût est un moteur majeur.
-
L'auto-verrouillage est essentiel.
-
Des charges statiques très élevées ou des charges de choc sont présentes.
-
L'environnement est sale ou la lubrification est rare.
-
Une précision / vitesse modérée est suffisante.
-
Le bruit doit être minimisé.
-
-
Choisissez des vis à billes lorsque:
-
Une efficacité élevée (> 80%) est requise (réduction de la taille / chaleur du moteur).
-
Des vitesses élevées ou un cycle rapide sont nécessaires.
-
Une haute précision et un contrecoup minimal sont essentiels.
-
La conduite en arrière est acceptable ou souhaitée.
-
Le budget permet un coût plus élevé.
-
Conclusion: Les vis de plomb trapézoïdal restent des composants vitaux offrant une simplicité, une durabilité et une rentabilité inégalées pour le mouvement linéaire dans des conditions exigeantes. Comprendre leurs forces (charge, auto-verrouillage, robustesse), limitations (efficacité, usure) et pratiques de sélection / installation appropriées (alignement, lubrification, limites PV) est la clé d'une mise en œuvre réussie. Consultez toujours les catalogues du fabricant et les données techniques pour le dimensionnement spécifique, les cotes de charge et la compatibilité des matériaux pour votre application.
