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你什么时候需要滚珠丝杠?

经过丹尼尔•柯林斯|2017年1月7日

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需要滚珠丝杠的应用和适合丝杠的应用之间的差距正在缩小,对于工程师和设计师来说,确定哪种技术最适合他们的机器变得越来越困难。丝杠设计和材料的进步使其具有更高的承载能力和更好的定位精度,使其成为比过去低成本、低精度应用更合理的选择。


导致螺丝将一个螺丝和一个普通螺母(没有滚动机构)组合在一起。他们依赖于螺纹角螺母和螺丝之间的摩擦力产生运动。螺杆通常由碳钢或不锈钢制成,而螺母可以是青铜,塑料或聚合物。

球螺丝也包括一个螺丝和一个螺母,但在这种情况下,螺母容纳循环球来承载负载。这种设计最大限度地减少摩擦,提供高效率。


滚珠螺杆

滚珠丝杠比丝杠有许多优点,这是由于循环球支持负载。
图像信用:博世雷克斯

然而,尽管它们的技术能力不断增长,但是,对于每种技术仍有最适合的应用。在某些情况下,应用要求仅超过铅螺钉的能力,并且只需要滚珠丝杠。以下是四个共同的应用标准(大多数情况下)需要一个滚珠丝杠。

重物

由于采用循环钢球来支撑负载,滚珠丝杠比同等尺寸的带塑料或聚合物螺母的丝杠具有更高的承载能力。带有青铜螺母的丝杠可以驱动更重的负载,但随着负载的增加,摩擦也会增加。更高的摩擦意味着更低的占空比。(在下面的占空比更多......)

也有关负载,滚珠丝杠尺寸基于L.10.轴承寿命等式,提供螺钉寿命的统计证明估算,以米或旋转行进。铅螺杆的磨损特性使生活几乎不可能预测。可根据其PV值选择带塑料螺母的铅螺钉,但这给了一系列压力和螺杆可以承受的速度;不是对生活的估计。

高精度的要求

与螺母和螺钉之间的反隙的铅螺钉不同,滚珠丝杠可以是,通常是预装以去除间隙。这通常通过使用比螺杆和螺母之间的滚道之间的空间稍大的直径略大的球来完成。(一些铅螺钉提供螺母设计,消除间隙,但这些通常增加摩擦并降低效率。)

此外,滚珠丝杠按ISO、DIN和JIS标准对其导程偏差进行分类,因此选择合适的精度等级滚珠丝杠是很简单的。

滚珠螺杆

国际标准(ISO,DIN和JIS)为每个滚珠丝杠精度等级定义允许的行进偏差。
图片来信:Thomson Industries,Inc。

效率高

滚动元件,如滚珠丝杠组件中的滚珠,依靠点接触来支持负载,而滑动元件,如丝杠组件的螺丝和螺母,依靠线接触。点接触产生较少的摩擦,这给装配更高的效率。举个例子:滚珠丝杠效率几乎总是90%或更高,而丝杠效率通常低于50%。高效率意味着需要更低的电机转矩,这意味着更小的电机(和相关部件)可能适合应用。

铅角

滚珠丝杠和丝杠常见的各种摩擦系数的超前角和正向效率。
图像信用:THK

苛刻的占空比

丝杠和滚珠丝杠的最大速度都受到丝杠临界速度的限制。然而,滚珠丝杠设计中固有的低摩擦意味着它们产生的热量更少,因此,可以比丝杠承受更高的负载周期。事实上,当确定滚珠丝杠在其计算寿命内将达到的行程量时,在选择滚珠丝杠时只考虑占空比。另一方面,在选择丝杠时,必须始终考虑占空比和产热。


与滑动摩擦滑动摩擦的普通线性导轨一样,带塑料螺母的铅螺钉必须粘附到最大值PV.(压力X速度)值。


选择错误的产品——无论是超大的滚珠丝杠还是不能提供足够寿命的丝杠——都可能导致不必要的成本,设计返工,频繁更换,甚至故障。在这里我们已经回顾了要求使用滚珠丝杠而不是丝杠的常见要求。要看什么时候丝杠是比较合适的选择,检查一下这篇文章。

图片来源:NSK有限公司

线性运动提示


提交:线性运动提示那滚珠丝杠•铅螺钉那运动控制•电机控制


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丹尼尔•柯林斯

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