咱们干液压的大多数是从机械专业转过来的,当初学的是齿轮传动、皮带传动、滚珠丝杆等等,当时可能还觉得这些传动形式没啥意思,一眼就看明白了,精髓全在加工上面,于是抛弃了它们,转而去玩液压传动了!殊不知,多年以后,滚珠丝杆屁股上吊了一台电机,来抢你液压传动的饭碗来了,怎么样,后悔了不?
话又说回来,干了这么多年液压,你是不是已经把什么是滚珠丝杆又还回给大学老师了?本着打不过就加入的原则,万一哪天液压行业真的不行了,那我继续回到机械传动领域,去干老本行,也不失为一个不错的选择!
所以从现在开始,我要不断地学习,争取把之前失去的再拿回来!嗯嗯嗯,继续加油,跟我有同样想法的朋友,我们一起冲冲冲……
回归正题:
你知道滚珠丝杠是什么吗?它由哪些组件构成?其精度怎样?具备哪些优势?它和普通丝杠又存在哪些差异呢?
1、什么是滚珠丝杠?
滚珠丝杠是一种机械式线性执行器,主要由丝杠轴和螺母这两个部件组成。
在螺母里,存在多个小球,它们在相匹配的螺旋槽中滚动。滚珠丝杠的主要作用是把旋转运动转化为线性运动,在这个转化过程中,滚珠螺母能够精确且稳定地将力传递给静态或动态负载,并且这种力的传递具有良好的重复性。
滚珠丝杠的特点是,在螺旋凹槽内采用滚动的小球,大幅减少螺杆组件内部的机械接触,以滚动摩擦替代滑动摩擦,这样就有效地提高了功率转换效率。
2、滚珠丝杠的组成部分是什么?
滚珠丝杠主要由丝杠轴、螺母和滚珠轴承(或滚珠)组成。我们来看看这些部件的关键参数是怎么影响滚珠丝杠性能的。
2.1、丝杠轴
丝杠轴是滚珠丝杠的核心构成部分。其主要功能是接收旋转力,并围绕自身轴线进行旋转,以此将旋转运动转换为线性运动。一般而言,电机设置于轴的一端,为其旋转提供动力。
丝杠轴外观呈长圆柱形,其表面有连续的滚珠凹槽,该凹槽沿丝杠轴长度方向螺旋延伸,此凹槽即构成螺杆的螺纹。
滚珠凹槽所形成的球槽作为滚珠轴承的运行轨道,其轮廓有半圆弧形与哥特式弧形之分。
半圆弧形轮廓由单一曲线构成,哥特式弧形轮廓则由两条曲线形成椭圆形。这两种轮廓与球轴承的接触状况存在差异。
滚珠丝杠又分右旋滚珠丝杠和左旋滚珠丝杠。
2.2、丝杠轴规格详情
2.2.1、公称直径
公称直径是指丝杠轴的最大直径,不包括滚珠轴承。
2.2.2、球圆直径
球圆直径(亦称为节圆直径),其数值为在球轴承与凹槽相接触的状态下,两个相对球轴承中心之间的距离。此参数在机械制造领域对于滚珠丝杠的设计、装配以及性能评估等方面,均具有极为关键的意义,它直接关联到滚珠丝杠系统内部的力传递、运动精度以及整体的力学稳定性等多方面的特性表现,是精准构建滚珠丝杠机械结构所不可或缺的重要尺寸依据。
2.2.3、根直径
根直径是一个槽的最低点到对面槽的最低点之间的距离。它代表丝杠轴的最小直径。
公称直径、球圆直径和根直径对计算应用特性和确定螺钉的合适尺寸至关重要。
2.2.4、螺距
螺距是两个连续螺纹之间的轴向距离。
2.2.5、导程
导程是丝杠完成一次旋转(360度)时,沿着丝杠轴线前进的线性距离。这是滚珠丝杠的关键规格,会影响线性行程、速度和负载能力。
滚珠丝杠的导程变大,线性距离和速度都会增加,但丝杠轴周围能容纳的滚珠数量会减少,负载能力就下降了。
2.2.6、头数
头数是指环绕在丝杠轴上独立螺旋的数量,螺杆一般有一个、两个或四个头数。螺杆导程等于头数乘以螺距,单头螺杆最常见,此时导程等于螺距。
多头螺杆适用于需要快速直线运动、旋转次数少且负载能力高的应用,它能减轻高导程的限制。比如双头螺杆,导程是螺距的两倍,即一次完整旋转覆盖的轴向距离是螺距的两倍。通常,头数越多,每次旋转覆盖的线性距离就越大。
2.3、螺母
滚珠丝杠的螺母是一个圆柱形部件,里面有滚珠轴承和循环系统,还有与丝杠轴凹槽相对齐的内部滚珠凹槽。
2.4、滚珠螺母的主要规格
2.4.1、循环通道
循环通道是指滚珠螺母循环系统内的闭合路径。多回路的滚珠螺母有两个或更多独立闭合路径,比单回路滚珠螺母能承受更大的负载。
2.4.2、转数
循环通道的转数描述了滚珠在下一次循环之前绕通道转的次数,转数和循环通道之间的关系根据滚珠丝杠中使用的再循环方法而变化。
螺母中的滚珠再循环系统能让滚珠“回收”,也就是回到回路内的起点。像偏转器、返回管和端盖这些组件能促进这个过程,把球引回到原来的位置。
2.4.3、滚珠轴承
滚珠轴承是滚珠丝杠的关键部件,滚珠在螺母和轴之间的空隙里移动。它们的主要作用是减少螺母和旋转丝杠之间的摩擦,要是没有它们,摩擦会很大。一般来说,这些滚珠是钢做的。
滚珠接触丝杠轴和螺母。接触点由每个部件上滚珠接触的凹槽轮廓决定。常见的凹槽轮廓是哥特式弧形和半圆弧形:
2.4.4、哥特式弧形轮廓
这是最常见的凹槽轮廓,由两条相交弧线构成,球在丝杠轴和螺母上有两个接触点。
2.4.5、半圆弧形轮廓
这个凹槽轮廓是半圆形,球在丝杠轴和螺母上各有一个接触点。
两种凹槽轮廓的圆弧半径都比滚珠本身稍大。这种设计不可避免地在滚珠和丝杠轴或螺母之间产生了一些间隙,可能导致齿隙。为了缓解这个问题,可以采用滚珠丝杠预加载来消除。
今天的这篇文章有点长了,实际还有一部分内容要说,比如滚珠丝杠的精度如何?我们就放到下一讲来介绍吧!
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