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什么时候需要滚珠丝杠?

浏览数量: 179 作者: 本站编辑 发布时间: 2022-05-31 来源: 本站

 

 

需要滚珠丝杠的应用和适合丝杠的应用之间的差距正在缩小,工程师和设计师越来越难以确定哪种技术最适合他们的机器。丝杠设计和材料的进步赋予了它们更高的负载能力和更好的定位精度,使其不仅仅是过去用于低成本、低精度应用的理想选择。

 

丝杠包含一个螺钉和一个普通螺母(没有滚动机构)。它们依靠螺纹的角度以及螺母和螺钉之间的摩擦来产生运动。螺钉通常由碳钢或不锈钢制成,而螺母可以是青铜、塑料或聚合物。

 

滚珠丝杠还包含一个丝杠和一个螺母,但在这种情况下,螺母装有循环滚珠以承载负载。这种设计最大限度地减少摩擦并提供高效率。

 

滚珠丝杠相对于丝杠的许多优势都归功于支撑负载的循环滚珠。

 

然而,尽管它们的技术能力越来越重叠,但每种技术仍然有最适合的应用。在某些情况下,应用要求只是超出了丝杠的能力,只有滚珠丝杠才能满足需要。以下是(在大多数情况下)需要滚珠丝杠的四种常见应用标准。

 

重物

使用循环钢球来支撑负载,滚珠丝杠具有比同等尺寸的带塑料或聚合物螺母的丝杠更高的负载能力。带有青铜螺母的丝杠可以驱动更重的负载,但随着负载的增加,摩擦也会增加。更高的摩擦意味着更低的占空比。

 

同样与负载相关,滚珠丝杠的尺寸基于 L10 轴承寿命方程,该方程提供了经过统计验证的丝杠寿命估计,以米或转数为单位。丝杠的磨损特性使寿命几乎无法预测。可以根据 PV 值选择带塑料螺母的丝杠,但这给出了丝杠可以承受的压力和速度范围。

    

高精度要求

与螺母和丝杠之间有齿隙的丝杠不同,滚珠丝杠可以并且通常是预加载的,以消除齿隙。这通常是通过使用直径略大于丝杠滚道和螺母之间的空间的滚珠来完成的。 (一些丝杠提供了消除间隙的螺母设计,但这些通常会增加摩擦并降低效率。)

 

此外,滚珠丝杠的导程偏差按 ISODIN JIS 标准分类,因此选择合适精度等级的滚珠丝杠很简单。

滚珠丝杠

国际标准(ISODIN JIS)定义了每个滚珠丝杠精度等级的允许行程偏差。

 

高效率

滚动元件,例如滚珠丝杠组件中的滚珠,依靠点接触来支撑负载,而滑动元件,例如丝杠组件的丝杠和螺母,则依靠线接触。点接触产生较小的摩擦,从而使装配效率更高。恰当的例子:滚珠丝杠效率几乎总是 90% 或更高,而丝杠效率通常低于 50%。高效率转化为所需的电机扭矩较低,这意味着较小的电机(和相关组件)可能适用于该应用。

 

导程角

滚珠丝杠和丝杠常见的各种摩擦系数的导程角与前向效率。

 

苛刻的占空比

丝杠和滚珠丝杠的最大速度均受丝杠临界速度的限制。然而,滚珠丝杠设计中固有的较低摩擦意味着它们产生的热量更少,因此可以承受比丝杠更高的工作循环。实际上,在确定丝杠在其计算寿命中将达到的行程量时,仅在选择滚珠丝杠时才考虑占空比。另一方面,在选择丝杠时,必须始终考虑占空比和发热。

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