什么时候需要滚珠丝杠?

作者:汤姆森Thomaon 日期:19/10/13 09:20 浏览:59

在需要滚珠丝杠的应用和适合导螺杆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其机器正变得越来越困难。导螺杆设计和材料的进步使它们具有更高的负载能力和更好的定位精度,使它们成为不仅仅是过去使用的低成本,低精度应用的明智选择。


导螺杆包含一个螺钉和一个普通螺母(无滚动机构)。它们依靠螺纹角度以及螺母和螺钉之间的摩擦来产生运动。螺钉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。 

滚珠丝杠还包括一个螺钉和一个螺母,但是在这种情况下,螺母容纳有循环滚珠以承载载荷。这种设计使摩擦最小化并提供了高效率。 

滚珠丝杠

滚珠丝杠比导螺杆更能保持许多优势,这归功于支撑负载的循环滚珠。

尽管它们的技术能力越来越重叠,但是每种技术仍然有最适合的应用程序。在某些情况下,应用程序要求仅超出了丝杠的能力,并且只有滚珠丝杠才能根据需要执行。以下是在大多数情况下需要滚珠丝杠的四个常见应用标准

重物

通过循环钢球来支撑负载,滚珠丝杠比具有塑料或聚合物螺母的同等尺寸的丝杠具有更高的负载能力。带有青铜螺母的导螺杆可以驱动更大的负载,但是随着负载的增加,摩擦力也会增加。更高的摩擦力意味着更低的占空比。更多有关占空比的信息……

滚珠丝杠的尺寸也与载荷有关,它基于L 10轴承寿命方程式,该方程式提供了经统计证明的丝杠寿命的估计值,以米或行进的转数为单位。导螺杆的磨损特性使寿命几乎无法预测。可以根据其PV值选择带有塑料螺母的导螺杆,但这可以提供一定范围的压力和速度。不是对生命的估计。

高精度要求

与在螺母和螺钉之间产生间隙的导螺杆不同,可以并且经常预装滚珠丝杠以消除间隙。通常通过使用直径略大于螺钉和螺母滚道之间空间的滚珠来完成此操作。(提供一些螺母设计的导螺杆可消除反冲,但通常会增加摩擦并降低效率。)

此外,滚珠丝杠根据其导程偏差按ISO,DIN和JIS标准进行分类,因此选择合适精度等级的滚珠丝杠非常简单。

允许行程偏差表国际标准(ISO,DIN和JIS)定义了每个滚珠丝杠精度等级的允许行程偏差。


高效率

滚动元件(例如滚珠丝杠组件中的滚珠)依靠点接触来支撑负载,而滑动元件(例如导螺杆组件的螺钉和螺母)则依靠线接触。点接触产生的摩擦较小,从而使组装效率更高。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%。高效率可降低所需的电动机扭矩,这意味着较小的电动机(及相关组件)可能适用于该应用。

效率图

对于滚珠丝杠和丝杠常见的各种摩擦系数,导程角与前进效率的关系。

苛刻的占空比

导螺杆和滚珠丝杠的最大速度都受到其临界速度的限制。但是,滚珠丝杠设计固有的较低摩擦力意味着它们产生的热量更少,因此与丝杠相比可以承受更高的占空比。实际上,只有在确定滚珠丝杠在计算寿命内将达到的行程量时,才考虑选择滚珠丝杠。另一方面,选择导螺杆时必须始终考虑占空比和发热。


像滑动摩擦的普通线性导轨一样,带塑料螺母的丝杠必须遵守其最大PV(压力x速度)值。


选择错误的产品(无论是超大型滚珠丝杠还是无法提供足够使用寿命的导螺杆)都可能导致不必要的成本,设计返工,频繁更换甚至失败。在这里,我们回顾了一些通用要求,这些要求要求在滚珠丝杠上使用滚珠丝杠。



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