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        滾珠絲杠基礎知識(上)
        作者:廣州依納  發表時間:2013-03-04  點擊:96
        滾珠絲杠基礎知識(上)1 滾珠絲杠公稱直徑與公稱導程組合、制造范圍 http://www.12zc.com/4.18a1.jpg3 滾珠絲杠副的結構類型、編號方法 http://www.12zc.com/4.18b1.jpg5 滾珠絲杠副的精度 5.1 精密等級 根據使用范圍及要求將滾珠絲杠副分為定位滾珠絲杠幅(P)傳動滾珠絲杠副(T),精度分為七個等級,即1、2、3、4、5、6、7、10級,1級精度最高,依次降低。 http://www.12zc.com/4.18c1.jpg5.2行程偏差和行程變動量 根據滾珠絲杠副類型按下表檢驗 http://www.12zc.com/4.18d1.jpg5.2.1 有效行程內的行程偏差ep與行程變動量VUP: 有效行程是有精度要求的行程長度LU Lu=Lx+2La+LnLa安全行程La=(1-2)ph Lx機械最大行程 Ln螺母的長度ph公稱導程 E1-E2按國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表1。 5.2.2 300mm行程內與2π弧度行程內行程變動量V300P與V2 π p E3-E4按國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表1續。 5.2.3 余程Le 余程是沒有精度要求的行程長度。余程表6 http://www.12zc.com/4.18e1.jpg6 行程補償值C 6.1 滾珠絲杠的熱變形將導致長度、定位精度變化,熱變形可由下式給出: δt=α*△t*Lu (公式1) α-熱膨脹系數(12.0*10-6) △t -溫升(一般取2-4℃) Lu-有效行程(Lu=Lx+2La+Ln)或 Lu=L1-2Le L1-螺紋全長 Le-余程 Le見表6 6.2 目標行程Phs 為了補償由于熱膨脹或彈性變形引起的絲杠長度變化,將滾珠絲杠的導程制造得稍大于或小于公稱導程,著根據實際需要提出得含有方向目標要求的導程叫目標導程。目標導程乘以絲杠上的有效圈數叫目標行程。 6.3 目標偏差 C 目標行程和公稱行程之差叫行程偏差C,為了補償熱變形的影響,行程偏差C=δt(δt見公式1)并為負值。 6.4 絲杠的預拉伸力 規定了行程偏差C的滾珠絲杠副,在采用固定-固定安裝方式時,還可以采用絲杠預拉伸的方法來進一步補償熱變形,預拉伸力Ft: Ft=δt*A*E/ Lu=α*△t*E*(πd22/4)(公式2) E-彈性模量 2.1×105Mpa(即2.1×105N/mm2) d2-絲杠底徑(mm) △t-溫升(一般取2-4℃) 7 基本額定載荷及壽命 7.1 軸向基本額定靜載荷Coa 滾珠絲杠副在承受最大接觸應力處產生不大于0.0001倍的鋼球直徑的永久變形時,所能承受的最大軸向載荷。 7.2 軸向基本額定載荷Ca:一組(相當數量)相同參數的滾珠絲杠副,在相同的條件下,運轉106轉時,90%的滾珠絲杠副的螺紋滾道的表面或鋼球的表面不發生疲勞點蝕所能承受的最大軸向載荷。 Coa和Ca在樣本中已經給出,可以查找選用 7.3 預期壽命 Lh – 用預期運行時間表示(h) Ls – 用預期運行距離表示(km) 直徑偏大,而不經濟。故通常推薦Lh按表7選擇。 http://www.12zc.com/4.18f1.jpg7.4 滾珠絲杠副的當量載荷Fm及當量轉速nm: 滾珠絲杠副在轉速n1 n2……ni條件下,工作時間分別是t1t2……ti所受載荷分別是F1 F2……Fi。 http://www.12zc.com/4.18g1.gif http://www.12zc.com/4.18h1.gif7.5 額定動載荷下限值的Cam計算: 滾珠絲杠副在當量載荷Fm及當量轉速nm條件下運轉,達到預期壽命Lh或Ls時所能承受的最大軸向載荷Cam,設計時選用滾珠絲杠副的Ca≥Cam 7.5.1 按滾珠絲杠副的預期工作時間Lh計算:(N)(公式5) http://www.12zc.com/4.18i1.gif7.5.1或按滾珠絲杠副的預期運行距離Ls計算:(N)(公式6) http://www.12zc.com/4.18j1.giffa 為精度系數,根據預定的精度按表8選?。?http://www.12zc.com/4.18k1.jpgfw 為載荷系數,按表9選?。?http://www.12zc.com/4.18l1.jpg7.6 額定靜載荷下限值Coam計算: Coa≥Coam=fsFmax(公式7) Fs 安全系數。一般為1.2-2,有沖擊、震動的運動1.5-3 Fmax是外加在滾珠絲杠副上的最大軸向載荷 8 滾珠絲杠副安裝部位的形位公差 http://www.12zc.com/4.18m1.jpg圖2 E5-E11見國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表2。 9 滾珠絲杠副的預緊與軸向接觸剛性 9.1 預緊的目的 預緊就是在滾珠絲杠副內,預先施加軸向載荷Fp。 圖3是外加軸向載荷Fa和滾珠之間軸向彈性變形δ的關系曲線,曲線1為無預緊狀態,曲線2為有預緊狀態,Fp是相當于預緊力大小的外加軸向載荷。表10是有或無預緊的情況下,滾珠絲杠副在承受不同的外加軸向載荷Fa時,滾道與滾珠之間軸向彈性變形δ。 由表10可見預緊的目的時,消除滾珠絲杠副的軸向間隙,提高滾珠絲杠副的軸向接觸剛性K,并且在外加軸向載荷小于3倍預緊力的情況下,軸向剛性K是常數(但Fa>3Fp后,予壓消失) 圖3 http://www.12zc.com/4.18n1.jpg http://www.12zc.com/4.18o1.jpg9.2預緊的方式9.3 滾珠絲杠副的軸向接觸剛性K 樣本上給出的剛度值僅考慮滾道與滾珠之間的軸向變形,不考慮螺母本身及絲杠本身的變形。 9.3.1 不預緊的滾珠絲杠副的軸向接觸剛性Ka 由于其軸向剛性是隨外加軸向載荷Fa增大而增大的,所以樣本中規定不預緊的 滾珠絲杠副軸向接觸剛性,是外加軸向載荷等于0.3Ca時的軸向接觸剛性值,當實際施加的外加載荷Fa不等于0.3Ca時,對應的軸向接觸剛度Ka按下式計算: Ka=K[Fa/0.3Ca]1/3 (N/μm) (公式8) K-樣本上的剛度值(N/μm) Ca-樣本上的額定載荷(N) Fa-實際工作施加的動載荷(N) 9.3.2 預緊滾珠絲杠副的軸向接觸剛性Ka http://www.12zc.com/4.18p1.jpgKa隨著預緊力Fp的增大而增大,在滾珠絲杠副承受最大軸向載荷Fmax≤3Fp 范圍內Ka是一個常數,但預緊力Fp太大,會導致發熱量增加,壽命減少。所以預緊力Fp按Fp=Fmax/3選取,并大致符合表12要求,當Fmax不知道時,推薦按表12選用。 http://www.12zc.com/4.18q1.jpg樣本中預緊滾珠絲杠副的軸向接觸剛度K按預緊力Fp=0.1Ca給出(增大滾珠直徑預緊按Fp=0.05Ca給出),當預緊力Fp不是樣本上的數值時,Ka也與樣本上的數值不同。此時Ka可按下式計算 Ka=K[Fp/εCa]1/3 (公式9) ε=0.1(增大滾珠直徑預緊時ε=0.05) Fp-滾珠絲杠副的預緊力(N) Ca-樣本上的額定動載荷(N) 10 滾珠絲杠副的轉矩 10.1 理論動態預緊轉矩Tpo:有預加載荷的滾珠絲杠副,在沒有外加載荷的情況下,絲杠與螺母相對連續轉動所需力矩(不包含螺母兩端密封件的摩擦力矩) Tpo=10-3*(Fp*Ph/2π)*[(1-η2)/η] (N*m) (公式10) Fp-軸向預加載荷(N) Ph-導程(mm) η-傳動效率 精度:1.2級取η=0.95,3.4級取η=0.9,5.7.10級取η=0.85 10.2 最大動態預緊轉矩Tpmax:絲杠與螺母相對連續轉動時,實際動態預緊矩以理論動態預緊轉矩為中心上下波動,允許的波動范圍ΔTp稱動態預緊轉矩公差,ΔTp見國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表2續E12。 Tpmax=Tpo×(1+ΔTp)(N*m)(公式11) 10.3 正傳動轉矩 將回轉運動轉變為直線運動稱正傳動。 Ta=10-3* FaPh/2πη1(N*m)(公式12) Ta-加在滾珠絲杠副上的驅動力矩 η1-正傳動效率 Fa-滾珠絲杠副承受的軸向載荷(N) 10.4 逆傳動轉矩 將直線運動轉化為回轉運動稱為逆傳動。 Tb=10-3* FaPh*η2/2π(N*m)(公式13) Tb-加在滾珠絲杠副上防逆轉動的力矩 η2-逆傳動的效率(0.90-0.85) 滾珠絲杠副的安裝方式 安裝方式對滾珠絲杠副承載能力,剛性及最高轉速有很大影響。常見安裝方式有以下四種情況(見圖4) (1)固定-自由; (2)支承-游動 (3)固定-固定 圖中以左端軸承作軸向定位,各符號的意義見表13 http://www.12zc.com/4.18r1.jpg http://www.12zc.com/4.18s1.jpg(2)支承——游動 http://www.12zc.com/4.18t1.jpg(3)固定——游動 http://www.12zc.com/4.18u1.jpg(4)固定——固定(圖中設b1≥b2)http://www.12zc.com/4.18v1.jpg
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