如何选择合适的滚子螺杆尺寸

与液压螺杆系统相比，滚筒螺杆系统通常占地面积更小，设计更紧凑。用滚柱螺杆代替液压的一个动机是减少笨重的辅助设备及其相关维护，而不影响性能。

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滚子螺杆轴有各种直径和负载能力。有的直径3.5毫米，承重500磅，有的直径120毫米，承重50万磅，足以举起自由女神像。与复杂的液压系统相比，无论尺寸大小，滚柱螺杆系统在高压力应用中表现良好，简化了集成、设置、操作和维护。

那么，设计工程师如何确定哪个尺寸的螺丝适合特定的应用程序呢?

一般来说，选择合适的滚子螺杆尺寸有四个主要的选择标准:周期或运行寿命、峰值负载、速度和物理空间要求。

微型滚子-螺钉图像来源:Rollvis

首先，可能也是最重要的考虑因素是机器在疲劳发生前的循环寿命或运行寿命。因此，我们比较了提出的基于滚子螺钉的系统可以做多少循环与应用程序需要多少循环。不同尺寸的螺钉可以处理给定的峰值负荷，但产生不同的循环寿命，所以必须知道峰值负荷和典型轴周期的负荷。

名义寿命通常以转数或小时计算。对于单螺母螺钉和预装螺母螺钉有不同的计算方法。对于单个、非预紧螺母，一般计算为:

l₁₀= (C / F_米）^3.x 10⁶

L在哪里₁₀=名义寿命
C =动态负载能力
F_米=平均负载

这种计算在滚柱螺钉中很常见，是基于90%的存活概率。标称寿命可以通过乘以L来调整更大的可靠性₁₀通过一个可靠性因子。例如，如果一个应用程序需要95%的可靠性，我们可以乘以L₁₀减去0.62得到修改后的寿命。

注意，如果在整个循环中负载是恒定的，则平均负载F_米等于实际负载或峰值负载。然而，如果负载在整个循环中变化，F_米可根据每段行程所施加的负载计算。

例如，假设我们想更换汽车电梯或服务千斤顶中的液压系统。液压系统是1500psi,5英寸。气缸。峰值负荷为25,000磅，在整个循环过程中，轿式电梯提升峰值负荷。当使用基于螺丝的执行器时，螺丝的直径必须为48毫米，引线为20毫米，循环寿命约为110万次。我们可以将循环数转换为小时、年、周或其他度量单位，以确保系统与目标寿命一致。

升降器负载与行程自动滚柱丝杠应用 — 对于电梯和千斤顶应用，在滚子-螺旋驱动轴上的负载是相当恒定的(平均负载基本上等于这个值)。

然而，假设我们有相同的峰值负载25000磅和相同的5英寸。压力为1500 psi的液压缸。与汽车电梯在整个循环中提升峰值负荷不同，压力机的峰值负荷只在行程的一小部分出现。

例如，在一个12英寸的系统。冲程，假设前8英寸的起始载荷为5000磅。，只有在最后4英寸时才会施加25,000磅的峰值负载。的中风。当系统缩回12英寸时。由于我们仍然必须输出25000磅的负载，就像在汽车电梯的例子一样，我们可以选择相同的48mm直径的螺钉和20mm的引线。虽然螺丝在电梯里不是110万圈，而是在压力机里做640万圈。

在这种情况下，我们需要定义目标寿命或指定我们想要制造多少零件。如果640万个循环转换成640万个零件，我们只需要制造100万个零件，我们可以选择一个更小的螺丝。而不是48mm直径的螺丝，我们可以下降到36毫米直径的螺丝和20mm的引线，产生大约120万循环。