丝杠尺寸调整分 4 步

丝杠选型是一种混合练习，与滚珠丝杠选型的过程相似，但结合了滑动轴承选型时的一些考虑因素。虽然选择特定的丝杠组件涉及许多因素，但丝杠尺寸（为应用选择正确的直径和导程）可以通过四个简单的步骤完成。

 

1.确定轴向载荷

丝杠尺寸

丝杠通常用于线性执行器和定位设备，以提供推力（轴向）来驱动负载。丝杠组件可以承受的轴向力的大小取决于丝杠的直径和导程以及螺母的材料（塑料或青铜）。塑料丝杠螺母通常是自润滑的，对化学物质和其他污染物不太敏感，但它们的负载能力明显低于青铜版本。如果应用需要非常高的轴向载荷（推力），则可能需要使用带青铜螺母的丝杠组件。

 

应用的最大轴向载荷还必须对照丝杠轴可支撑的载荷进行检查，通常称为屈曲强度或柱强度。在水平应用中，负载由低摩擦线性导轨支撑，移动负载的重量对螺杆上的轴向负载的贡献很小。但在垂直应用中，重力使丝杠轴承受全部负载力，屈曲可能成为确定丝杠尺寸的重要因素。

 

末端固定

 

Fb = 最大压缩（屈曲）载荷 (N)

 

fb = 基于端部支撑轴承的系数

 

dr = 螺杆根部直径 (mm)

 

Lc = 无支撑螺钉长度 (mm)

 

2.检查临界速度

与滚珠丝杠一样，导螺杆具有固有的最大转速，称为临界转速。临界速度基于螺杆的固有频率，如果超过它，可能会产生剧烈振动并损坏螺杆组件。

 

螺杆轴临界速度的决定因素是其长度、直径和端部固定度。 （请注意，安装方向（垂直或水平）不会影响临界速度。）虽然螺钉的长度通常由应用要求设置，但给定螺钉长度的临界速度可以通过选择更大直径的螺钉或通过使用更刚性的端轴承布置。

 

末端固定

 

nc = 临界转速 (rpm)

 

fc = 基于端部支撑轴承的系数

 

dr = 螺杆根部直径 (mm)

 

Lc = 无支撑螺钉长度 (mm)

 

3.计算PV值

丝杠组件是滑动轴承导轨的驱动版本，滑动摩擦产生的热量是其运行的关键因素。对于带有塑料螺母的丝杠组件，除了检查轴向载荷和临界速度外，还需要将应用的压力-速度 (PV) 值与螺母的 PV 额定值进行比较。如果超过 PV 额定值，过多的热量产生会导致过早磨损和故障。

 

在 PV 方程中，压力等于螺母上的轴向载荷除以螺母和螺钉之间的接触面积。速度是螺母和丝杠之间的相对速度，它取决于丝杠的螺旋长度（使其与基于丝杠导程的线速度略有不同）。高负载（导致更大的压力）会限制螺杆的允许速度（速度），而高速会限制螺杆的可用负载能力。

 

PV值

 

P = 螺钉和螺母之间的压力 (MPa)

 

FA = 螺母上的轴向载荷 (N)

 

A = 接触面积 (m2)

 

PV值

 

V= 丝杠和螺母之间的线速度 (m/s)

 

lhr = 螺杆每转的螺旋长度 (m)

 

rpm = 所需螺杆转速

 

请注意，压力和速度值都必须在最大允许范围内，即使它们组合时提供了可接受的 PV 值。

 

4.考虑回车

虽然反向驱动只适用于垂直应用，但有时它是决定使用丝杠还是滚珠丝杠的关键因素。这是因为与滚珠丝杠相比，丝杠的相对低效率使得负载反向驱动更加困难。

 

如果电机断电，这种固有的低效率有助于防止负载下降和“崩溃”。虽然不应将丝杠对反向驱动的阻力作为唯一的安全措施，但使用难以反向驱动的丝杠提供了一种保护措施，可以补充适当的安全机制，例如故障安全制动器。

 

反向驱动扭矩方程

 

Tb = 反向驱动扭矩 (Nm)

 

F = 轴向载荷（N)

 

P = 丝杠导程 (m)

 

η2 = 反向效率*