滚子螺杆的使用将决定轴或螺母是否旋转。在任何一种情况下,选择的螺母类型取决于负载和组件将如何移动和驱动系统。
有三种主要类型的滚子螺丝螺母:单、分体式和双。单螺母是最常见的配置,由一个固体块组成。分离式螺母布置通常用于降低负载能力,包括两个半的横向切割的单个螺母。双螺母由两个压在一起的单螺母组成。
为了选择合适的螺母类型,设计工程师必须了解两个概念:回隙和预压。
齿隙是螺母和螺钉之间没有任何旋转的轴向运动量。这是丝杠组件的固有特性,由于丝杠和螺母之间的滑动运动。对于某些应用,一定数量的反弹或玩耍是可以容忍的。然而,应用,如定位,分配,或组装通常要求精度和重复性,如果存在回隙,无法实现。
预压是一种消除齿隙、增加螺母刚度的方法。这主要是有益的,但防止反弹有几个缺点。首先,间隙补偿通常会增加螺母直径、长度或两者都增加。其次,要消除或减小齿隙,必须消除或减小螺钉与螺母之间的间隙。当去除间隙时,部件之间的滑动摩擦增加,导致发热增加,效率降低,寿命缩短。尽管如此,抗反弹特性通常是首选的,特别是对于要求精度、可重复性和刚性的应用程序。
单个螺母有低到没有反弹,并产生较长的使用寿命。分离螺母预加载以消除间隙,通常通过夹紧两个半在一个外壳和安装间隔环之间。在一端有一个法兰的分离螺母有一个隔离环,设计用来将两半分开,并有一个平行键将两半对齐。双螺母是预装的,就像分开的螺母。圆柱形和中心法兰螺母通常在压缩时预紧,而侧法兰螺母在拉伸或膨胀时预紧。
为保证最佳的效率和最长的使用寿命,预紧力Fv螺母两侧的最终载荷可以根据最大载荷F来计算马克斯或者单独的载荷F1F2F,……n.与计算F对齐的滚子螺杆总成v值可考虑选择。
若要消除滚子螺杆总成中所有负载的间隙,请使用F马克斯计算预加载值。
Fv= F马克斯/ 2.83
Fv=预加载力
F马克斯=最大负载
请注意,Fv几乎是最大负荷的三分之一。对于任意载荷F也是一样的1F2F,……n:
Fv= Fn/ 2.83
Fv=单个载荷的预紧力
Fn=个人负载
现在,当轴向载荷施加到预紧螺母总成上时,一个螺母上的载荷增加,并释放了另一半预紧力。
如果其中一半承担了所有的负荷,就会完全减轻另一半的负担:
如果Fn≥Fvx 2.83,然后Fnv1= Fn和Fnv2= 0
Fnv1=被加载一半的结果负载
Fnv2=解除一半的结果负载
然而,如果一个螺母只承担了一部分负荷,它只减轻了另一个螺母一半的负荷:
如果Fn≤Fvx 2.83,然后Fnv1= Fv+ (0.65 x Fn)
和Fnv2= Fv- (0.35 x Fn)
根据应用的不同,滚子丝杠组件可能在不同的轴向载荷下以不同的模式工作。描述这些模态,识别F是很重要的n载荷,计算Fnv,以及螺母F的每半部分所产生的载荷nv1和Fnv2.这些值有助于确定每个螺母的等效平均负载,这有助于估计滚子螺杆组合的寿命。
除了螺母类型和预压选项外,设计工程师还可以根据整体装配要求和连接选项从圆柱形或法兰螺母中进行选择。一种常见的配置是在管中捕获一个圆柱形螺母,并在外部放置一个锁紧螺母,以确保安全连接和正确对齐。设计工程师也可以指定一个螺母外壳或载体与螺纹或连接到管。
无论螺母类型如何,都可以在螺母的前面或后面添加刮水器,以在操作过程中清洁螺纹。这可以保护滚子螺杆总成不受污染,有助于定期维护,并有助于保持系统的预期寿命。
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