滾珠絲桿的承載能力

滾珠絲桿通常用于需要精密定位的場(chǎng)合。高的機(jī)械效率、低的傳動(dòng)扭矩和軸向游隙幾乎為零,使得滾珠絲桿成為定位和飛機(jī)副翼驅(qū)動(dòng)這類應(yīng)用中的重要裝置。然而,阻力和由連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量可能引起很大的摩擦力和定位誤差。
 在滾珠絲桿里增加摩擦的設(shè)計(jì)因素也增加扭矩,并且反過(guò)來(lái)影響定位精度。滾珠被壓緊在滾珠絲桿螺母和絲桿軸之間時(shí),產(chǎn)生的楔效應(yīng)是一個(gè)潛在的摩擦源。在正轉(zhuǎn)的時(shí)候, 滾珠通常對(duì)著螺母擠壓;反轉(zhuǎn)時(shí),滾珠對(duì)著絲桿軸擠壓。由于滑動(dòng)摩擦系數(shù)比滾動(dòng)摩擦系數(shù)大得多(沒(méi)動(dòng)0.1～0.3;滾動(dòng)0.001～0.003),楔效應(yīng)大大增加了扭矩。當(dāng)滾珠絲桿軸在固定的角度內(nèi)振動(dòng)時(shí),擠壓引起的扭矩特別麻煩。這種運(yùn)動(dòng)會(huì)引起振動(dòng)扭矩,既使用極精密的零件也很難完全。然而,通過(guò)采用歌德式拱形而不采用圓弧形的滾珠溝槽或通過(guò)降低滾珠絲桿的剛度,可以把這種扭矩減到最小量。歌德式拱形具有較深的流通性較好的V 形截面。
 當(dāng)兩個(gè)滾珠絲杠螺母一起使用時(shí),通常用墊片隔開(kāi), 預(yù)緊力由墊片厚度確定。通過(guò)用蝶形彈簧代替實(shí)心墊片,可以減小滾珠絲桿的扭矩,這種彈簧允許有軸向變形從而減少了擠壓。另一個(gè)主要的阻力源, 即相鄰滾珠間的摩擦力,可以通過(guò)拿掉幾個(gè)滾珠或用隔離滾珠( 即有間隙的滾珠)代替其中某些滾珠的方法來(lái)減少。采用這些方法,摩擦產(chǎn)生的扭矩最多可減少30%。在降低滾珠及其滾道之間的摩擦力方面,同樣的方法也是有效的。
 為了限度地減少摩擦力, 隔離滾珠和承載滾珠應(yīng)該相互交替。但是,某些負(fù)載和剛度要求可能需要每三個(gè)承載滾珠用一個(gè)隔離滾珠。直徑比承載滾珠稍小的隔離滾珠起惰輪的作用,他們沿和承載滾珠相反的方向旋轉(zhuǎn),并且減少接觸摩擦。采用隔離滾珠或減少承載滾珠數(shù)目的一個(gè)不利的后果是降低了滾珠絲桿的承載能力,這必須通過(guò)減少工作負(fù)載或增大滾珠絲桿尺寸來(lái)補(bǔ)償。
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