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运动基础:直线导轨和螺钉中的滚珠一致性是什么?

通过丹尼尔•柯林斯|2021年8月26日

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在平面滚道上运动的球接触点小,而在共形滚道上运动的球接触面积大。

在直线导轨和滚珠丝杠中,承载球或滚子可以在平面(平)滚道上行驶,如非循环直线滚子轴承,或在弯曲滚道上行驶,如滚珠丝杠和异形导轨。

当球或滚子在平面滚道上运动时,滚动元件和滚道之间的接触将非常接近一个点(对于球)或一条线(对于滚子)。然而,当球或滚轴在弯曲的滚道,滚动元件在多个位置与滚道接触,产生小的区域的接触。

这些接触区域的位置和形状是由整合在滚动元件和滚道之间。


球一致性是滚道半径与球(或滚子)直径之间的尺寸关系。球和滚道之间的“完美”匹配应该是0.5的一致性,这意味着滚道的半径是球直径的½。

球一致滚道半径球直径

球一致性方程

f =合格

R =滚道半径,mm

D =球直径(mm)

虽然0.5的一致性提供了最佳的承载能力,但它可能导致高差动滑动(滑动)的球,因此线性导轨和螺钉通常设计与0.51和0.54之间的球一致性。

在滚珠丝杠组件中,丝杠轴上的滚道半径与滚珠螺母壳内的滚道半径不同。因此,有滚珠丝杠的两项合格措施:

滚珠螺母整合
1 -滚珠丝杠轴
2 -球
3 -球螺母
图片来源:ISO

frs=滚珠和丝杠轴之间的一致性

r年代=螺杆轴滚道半径(mm)

Dw=球直径(mm)

frn=球壳和螺母壳之间的一致性

rn=螺母壳滚道半径(mm)

Dw=球直径(mm)


一致性的数量与一致性的数量密切相关赫兹接触应力一个球(或滚轮)在负荷下所经历的,和球一致性是变量之一伦德伯格·帕姆格伦轴承寿命理论是基础。钢球整合也是导致异形导轨发展的因素之一。

第一个广泛使用的再循环轴承是圆轴上的直线球轴承。最终发现,通过沿轴长加工共形槽,轴承可以支持更高的负载(和传递扭矩)。因此,滚珠花键被创建。

为了便于支撑和安装,再循环直线导轨的下一步是放弃圆轴,改用方型导轨。因此,现在我们有型材导轨直线导轨,使用共形槽(滚道)在每一边的轨道,为高负载能力和高刚性。


在圆轴上运行的直线球轴承在球和轴之间经历点接触-不一致。然而,轴承座内的载荷板通常是开槽的,这样球的体验与载荷板一致。这大大提高了承载能力和承载寿命。


一致性也是润滑效果的一个重要因素。当球或滚子与滚道的接触面积很小时,就会产生非常高的接触压力。这种高接触压力增加了润滑粘度,提高了润滑支持负载的能力,而不会被挤出小接触区。与点或线接触相比,由于接触面积相对较大,共形轴承比在平面上运行且没有(或很少)一致性的轴承经历更少的挠度。

挠度和整合
滚动元件与滚道之间的一致性越高,给定载荷下的挠度就越低。
图片来源:博世力士乐

了下:线性运动技巧


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