滾珠絲杠和梯形絲杠有什么區(qū)別?各應(yīng)用于什么場(chǎng)合?如何選用意乓?

最近的新型冠狀病毒士葫,真的是太兇了欠啤,各位一定要保重好身體!


我就是因?yàn)闆]注意天氣變化除嘹,年前年后都感冒了一次,現(xiàn)在都還有點(diǎn)咳嗽,不過放心,我不是冠狀病毒,你也不用躲避我這些文字。


這不,剛好趁這還沒有復(fù)工的時(shí)間,我整理了今天的這個(gè)話題,希望你喜歡。


OK,Let's go.


在機(jī)械設(shè)計(jì)中找爱,我們經(jīng)常用到滾珠絲杠和梯形絲杠,它們是兩種常用的锈候,將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的方法摄职。


其中,滾珠絲杠因?yàn)槟Σ列。赡娲葱梗€可將直線運(yùn)動(dòng)搁拙,變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)弧满,我們稱這種傳動(dòng)為逆效率傳動(dòng)募谎。


那么阴汇,這兩者有什么區(qū)別数冬?什么時(shí)候用滾珠絲杠?什么時(shí)候用梯形絲杠?


如何根據(jù)精度拐纱,速度,載荷等要求别渔,選擇滾珠絲杠(或者梯形絲杠)和電機(jī)岗喉?


常用的兩端支撐結(jié)構(gòu)形式是什么胁孙?(固定-支撐)


長(zhǎng)行程時(shí),螺母解耦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是什么樣子?


今天,我結(jié)合自己的設(shè)計(jì)經(jīng)歷,來說一下這些問題,算是對(duì)這部分的一個(gè)小結(jié)光戈,如有不恰當(dāng)?shù)牡胤剑瑲g迎指正父虑。


大致從如下的10個(gè)方面來說明猫十。

1.?結(jié)構(gòu)不同


滾珠絲杠和梯形絲杠的結(jié)構(gòu)

首先吞彤,我們來看看結(jié)構(gòu),因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)決定特性获搏。


滾珠絲杠干毅,從字面上也很好理解蝇闭,就是用滾珠來滾動(dòng),滾珠在哪里滾動(dòng)杖剪,當(dāng)然是在滾珠絲杠軸上滾動(dòng)。


所以,絲杠軸上有圓弧輪廓摊册,此輪廓在軸上按照一定的升角(導(dǎo)程角)盤旋在軸上表悬。


而滾球被設(shè)計(jì)在螺母里,在絲杠軸圓弧輪廓里滾動(dòng)丧靡,所以是滾動(dòng)摩擦蟆沫。


其運(yùn)動(dòng)原理籽暇,就是螺旋副,簡(jiǎn)單理解饭庞,就是類似于擰螺釘戒悠,我們知道,擰螺釘時(shí)舟山,如果在螺釘端部限制螺釘移動(dòng)绸狐,那么被螺紋嵌入部件,就會(huì)沿著螺釘軸線移動(dòng)累盗。

滾珠絲杠寒矿,也是同樣的道理,把絲杠軸一端或者兩端沿軸向固定若债,用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)符相,那么,帶鋼球的螺母蠢琳,就會(huì)沿絲杠軸線方向運(yùn)動(dòng)啊终。

梯形絲杠和滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)原理相同,不同之處在于傲须,梯形絲杠里沒有滾珠蓝牲,那么螺母和絲杠軸之間的運(yùn)動(dòng),完全靠機(jī)械接觸產(chǎn)生滑動(dòng)泰讽,是滑動(dòng)摩擦例衍,所以梯形絲杠也叫滑動(dòng)絲杠。


所以兩者的結(jié)構(gòu)區(qū)別已卸,用一句話概括就是:?滾珠絲杠是滾動(dòng)摩擦佛玄,梯形絲杠是滑動(dòng)摩擦。


2.?傳動(dòng)效率不同


滾珠絲杠和梯形絲杠的傳動(dòng)效率

很顯然咬最,滾動(dòng)摩擦的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于滑動(dòng)摩擦系數(shù)。


比如欠动,NSK和THK都顯示永乌,滾珠絲杠的摩擦系數(shù)在0.003到0.01之間,而梯形絲杠的摩擦系數(shù)在0.1到0.2之間具伍。


再比如翅雏,REXROTH顯示,滾珠絲杠的摩擦系數(shù)在0.005到0.01之間人芽,而梯形絲杠的摩擦系數(shù)在0.2到0.3之間望几。


這也是為什么大多數(shù)滾珠絲杠的傳動(dòng)效率高達(dá)90%,有的甚至達(dá)到95%以上萤厅,而大多數(shù)梯形絲杠的傳動(dòng)效率低于70%橄抹。


比如靴迫,知名的絲杠供應(yīng)商Thomson linear顯示,滾珠絲杠的傳動(dòng)效率在85%-95%之間楼誓,而梯形絲杠的傳動(dòng)效率在30%-70%之間玉锌。


而另一家供應(yīng)商Helix linear則顯示,其梯形絲杠的傳動(dòng)效率在15%-85%之間疟羹。


梯形絲杠的傳動(dòng)效率低下主守,從能量的角度來看,是因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦榄融,特別是高速運(yùn)動(dòng)参淫,產(chǎn)生了大量的熱,如果絲杠或者螺母受不了愧杯,就會(huì)“燒著了”涎才,所以,梯形絲杠不太適合高速運(yùn)行要求民效,其最高轉(zhuǎn)速一般不超過3000RPM憔维。


而滾珠絲杠,因?yàn)槭菨L動(dòng)摩擦畏邢,所以沒有那么多熱量產(chǎn)生业扒,速度可以達(dá)到很高,比如10000RPM舒萎。


但是程储,兩種絲杠,由外部負(fù)荷引起的摩擦扭矩臂寝,計(jì)算公式一樣章鲤,都是Ta=Fa*L/2πη,F(xiàn)a表示由外部負(fù)荷產(chǎn)生的軸向力咆贬,L表示導(dǎo)程败徊,η表示效率。


這個(gè)公式用功和能量原理很好理解掏缎,因?yàn)楣娇梢詫懗蒚a*2πη=Fa*L皱蹦,很明顯,左邊表示轉(zhuǎn)一圈時(shí)眷蜈,扭矩的有效功沪哺,右邊表示克服載荷移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程,需要的能量酌儒。


所以辜妓,在導(dǎo)程相同的情況下,就扭矩計(jì)算而言,選擇的主要區(qū)別就在于效率籍滴。


因?yàn)闈L珠絲杠的效率是梯形絲杠的2-4倍酪夷,所以一般而言,用同樣的導(dǎo)程异逐,來驅(qū)動(dòng)相同的負(fù)載時(shí)捶索,滾珠絲杠更有優(yōu)勢(shì)。


3.?自鎖性不同

理論顯示灰瞻,當(dāng)絲杠傳動(dòng)效率大于50%時(shí)腥例,沒有自鎖性,當(dāng)傳動(dòng)效率小于35%時(shí)才有自鎖性酝润。


所以燎竖,滾珠絲杠沒有自鎖性,而梯形絲杠有一定的自鎖性要销。


所以构回,就Z向應(yīng)用來說,梯形絲杠有自鎖的優(yōu)勢(shì)疏咐,當(dāng)然佣盒,實(shí)際情況聋涨,還需要考慮精度速度等因素井辆。


如果將滾珠絲杠孕惜,應(yīng)用于豎直方向,則需要考慮斷電時(shí)酌壕,無法自鎖掏愁,需要加額外的結(jié)構(gòu)或者器件,來保證停電時(shí)卵牍,絲杠螺母停留在原來的位置果港,而不會(huì)滑落下來,這對(duì)安全起著重要的作用糊昙。


現(xiàn)在很多電機(jī)自帶剎車模塊辛掠,就是斷電時(shí),可以抱住電機(jī)軸释牺,不讓它旋轉(zhuǎn)萝衩,起到保護(hù)作用,當(dāng)然船侧,剎車能提供的扭矩是有限的欠气,可以根據(jù)需要選擇合適的型號(hào)厅各。


4.?制作材料不同

滾珠絲杠軸一般是用不銹鋼或者合金鋼镜撩,而螺母一般用銅制,因?yàn)殂~可以承受較大的載荷,同時(shí)摩擦系數(shù)小袁梗,有一定的自潤(rùn)滑作用宜鸯,正如我們常見的一些直線軸承,或者平面滑板遮怜,也用銅淋袖,正是這個(gè)原因。


梯形絲杠軸也用不銹鋼或者合金鋼锯梁。而對(duì)于螺母即碗,則和滾珠絲杠有一點(diǎn)不同,很多時(shí)候陌凳,梯形絲杠螺母會(huì)使用非金屬材料剥懒。


梯形絲杠螺母的制作材料

比如低載荷時(shí),一般用低摩擦系數(shù)合敦,耐高溫的合成工程材料初橘,如在尼龍,賽鋼充岛,PEEK保檐,VESPEL,PET崔梗,PPS等材料中夜只,混入特富龍(PTFE),來實(shí)現(xiàn)低摩擦系數(shù)炒俱,同時(shí)有一定的耐熱性能盐肃。


很多時(shí)候,PEEK材料本身就被用來做動(dòng)態(tài)接合面的密封权悟,而PTFE和尼龍也經(jīng)常被用來做涂層砸王,起到潤(rùn)滑的作用,比如上一篇文章《機(jī)械設(shè)計(jì)中峦阁,重力平衡有哪些方法谦铃?》中提到的鋼繩氣缸,鋼繩上就有尼龍涂層榔昔,達(dá)到降低摩擦的作用驹闰。


Turcite A和Turcite X屬性對(duì)比


再比如,我們常用的用來做螺母的熱塑性材料撒会,有Turcite A和Turcite X嘹朗,這是兩種耐磨,自潤(rùn)滑材料诵肛。


數(shù)據(jù)顯示屹培,Turcite A,抗拉強(qiáng)度為52.4Mpa,抗彎強(qiáng)度75.84Mpa褪秀,抗壓強(qiáng)度89.63Mpa蓄诽,這些強(qiáng)度都高于Turcite X(三種強(qiáng)度值分別為40.68Mpa,55.16Mpa媒吗,82.74Mpa)仑氛,而且其PV值僅有7500psi-fpm,大約是Turcite

X的一半闸英,所以它用于中度至重負(fù)荷锯岖,而且適用于中度速度。同時(shí)甫何,Turcite A比Turcite X有較高的耐磨性嚎莉,顏色為藍(lán)色,通常是圓棒材料沛豌。


而Turcite X比Turcite A有更低的滑動(dòng)摩擦系數(shù)趋箩,摩擦系數(shù)為0.22(Turcite A為0.3),而且加派,其極限PV值為Turcite A的兩倍多叫确,達(dá)到16000psi-fpm,但是其抗拉強(qiáng)度和抗彎曲強(qiáng)度都比Turcite X低芍锦,所以適用于輕載荷竹勉,高速度的應(yīng)用,其顏色為紅色娄琉。


當(dāng)然次乓,高載荷時(shí),梯形絲杠也用銅做螺母孽水。


為什么降低摩擦在這里變得如此重要票腰?


因?yàn)樘菪谓z杠有PV(Pressure

Velocity)極限的問題,也就是說載荷一定時(shí)女气,速度有限制杏慰,如果載荷偏大,那么速度需要變得低一點(diǎn)炼鞠,載荷小速度可以高些缘滥。


因?yàn)閷?duì)于特定材料,摩擦產(chǎn)生熱量谒主,如果這個(gè)熱量的耗散速度太低朝扼,跟不上熱量的產(chǎn)生速度,那么就會(huì)導(dǎo)致材料永久變形霎肯,通俗理解就是“燒著了”擎颖。


5. 制造方法及最終精度不同


絲杠的制作方法

滾珠絲杠一般有兩種加工方法凹耙,一種是研磨,一種是扎制肠仪。


研磨也就是精磨。


扎制备典,是一種冷加工方法异旧,簡(jiǎn)單理解就是滾壓出來的,就是用一種帶有絲杠輪廓的工具提佣,從待加工的軸上滾過去吮蛹,形成需要的表面形狀。


這個(gè)有點(diǎn)像搟面拌屏,用搟面杖搟面潮针,把面擠壓成需要的形狀和厚度。


另外倚喂,磨制屬于精確制造每篷,軋制屬于批量制造,后者的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前者端圈,但是后者的制造設(shè)備成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前者焦读。


所以說,磨制絲杠的進(jìn)入門檻較低舱权,軋制生產(chǎn)的進(jìn)入門檻較高矗晃,能生產(chǎn)軋制絲杠的廠家一般也能生產(chǎn)磨制絲杠,而能生產(chǎn)磨制絲杠的廠家不一定能生產(chǎn)軋制絲杠宴倍。


所以张症,同精度產(chǎn)品,如果可以買到軋制品就不要買磨制品鸵贬,原因很簡(jiǎn)單俗他,軋制便宜。


另外說明一點(diǎn)阔逼,軋制和磨制僅指絲杠軸拯辙,金屬螺母全是磨削制造。


當(dāng)然颜价,兩種方法加工出的精度涯保,以及加工成本是不一樣的。


還有一點(diǎn)周伦,需要先說明的是夕春,我們平常所說的精度,指的是導(dǎo)程精度专挪,就是導(dǎo)程會(huì)存在誤差及志,不是理想的那樣一直不變片排。


比如理想導(dǎo)程是5mm,連續(xù)測(cè)量5次相鄰導(dǎo)程速侈,實(shí)際導(dǎo)程可能是4.998率寡,4.997,5.000倚搬,5.002冶共,4.999。


這種誤差會(huì)累積每界,就會(huì)引起定位誤差捅僵,我們?cè)诟鶕?jù)定位精度選擇導(dǎo)程精度時(shí),就需要從導(dǎo)程精度表中去查詢眨层。


滾珠絲杠和梯形絲杠的導(dǎo)程精度1


滾珠絲杠和梯形絲杠的導(dǎo)程精度2

導(dǎo)程精度庙楚,按從高到低分成8個(gè)等級(jí),分別是C0趴樱,C1馒闷,C2,C3叁征,C5窜司,C7,C8航揉,C10塞祈。


目前,軋制滾珠絲杠能實(shí)現(xiàn)的普遍精度是C7(±50um/300mm)帅涂,C8(±100um/300mm)议薪,C10(±210um/300mm)。


括號(hào)里的數(shù)值媳友,指的是每300mm有效螺紋長(zhǎng)度斯议,可能累積的誤差,比如C7醇锚,每300mm可能累積±50um的誤差哼御,如果螺紋有效長(zhǎng)度是600mm,那么可能累積的誤差變?yōu)椤?00um焊唬。


C8和C10的精度等級(jí)也可以做同樣的推算恋昼。


而C0-C5屬于研磨級(jí)絲杠,研磨滾珠絲杠的最高精度赶促,可以達(dá)到C0級(jí)液肌,也就是±3um/100mm,即使是低級(jí)別C5的滾珠絲杠鸥滨,也可以達(dá)到±18um/100mm的精度嗦哆。


需要注意的是谤祖,研磨滾珠絲杠的精度,不能做扎制滾珠絲杠一樣的推演老速,因?yàn)檠心ソz杠的精度高粥喜,內(nèi)涵更廣泛(感興趣的,可以去了解一下)橘券。


比如额湘,對(duì)于C5等級(jí),螺紋有效長(zhǎng)度在100mm以內(nèi)時(shí)约郁,可以實(shí)現(xiàn)的精度是±18um。而當(dāng)螺紋有效長(zhǎng)度變?yōu)?00mm但两,400mm時(shí)鬓梅,可以實(shí)現(xiàn)的精度分別是±20um,±25um谨湘,而不是±36um绽快,±72um。


好了紧阔,到這里坊罢,滾珠絲杠說得差不多了,接下來我們說說梯形絲杠擅耽。


梯形絲杠有滾壓活孩,切削和研磨三種制造方法。


滾壓比切削更好乖仇,因?yàn)闈L壓可以得到更硬的表面憾儒,且具有優(yōu)越的表面光潔度。


但是乃沙,就精度來說起趾,研磨可以獲得最高精度,切削其次警儒,滾壓獲得的精度最低训裆。


例如,Thomson顯示蜀铲,滾壓梯形絲杠可以達(dá)到的精度是±75um/300mm边琉,這個(gè)值介于扎制滾珠絲杠精度C7-C8之間。


如果要獲得更高的精度记劝,那么就需要研磨艺骂,研磨可以達(dá)到±7.5um/300mm的精度,但是其成本也將成10倍以上的增長(zhǎng)隆夯。


再比如钳恕,Helix顯示别伏,其研磨梯形絲杠能達(dá)到的精度是±12.5um/300mm,而銑削可以達(dá)到的精度是±50um/300mm忧额,滾壓只能實(shí)現(xiàn)±90um/300mm的精度厘肮。


綜合來看,滾珠絲杠的精度高于梯形絲杠睦番,所以一般對(duì)精度要求高的應(yīng)用类茂,滾珠絲杠是首選。


6.?軸向間隙及預(yù)壓方式不同


滾珠絲杠和梯形絲杠的軸向間隙
滾珠絲杠和梯形絲杠的預(yù)壓方式

軸向間隙托嚣,也是選取絲杠時(shí)巩检,需要考慮的一個(gè)非常重要的因素,因?yàn)殚g隙的存在會(huì)導(dǎo)致返程誤差示启,這直接影響了反向運(yùn)行時(shí)的精度兢哭。


滾珠絲杠按照間隙的不同,分成不同的等級(jí)夫嗓。


例如迟螺,THK分成G0(0及預(yù)緊),G1(0-0.005)舍咖,GT(0-0.01)矩父,G2(0-0.02),G3(0-0.05)共5個(gè)等級(jí)排霉,軸向間隙依次增大窍株。


NSK也分成5個(gè)等級(jí),分別是Z(0及預(yù)緊)攻柠,T(0-0.005)夹姥,S(0-0.02),N(0-0.05)辙诞,L(0-0.3)辙售,括號(hào)中的數(shù)值表示軸向間隙的范圍,單位是毫米飞涂。


對(duì)于梯形絲杠旦部,Thomson顯示,軸向間隙在0.02mm-0.25mm之間较店。


為了消除螺母和絲杠軸之間的軸向間隙士八,提高傳動(dòng)精度,滾珠絲杠和梯形絲杠都可以增加預(yù)壓梁呈。


但是婚度,兩者的預(yù)壓方式有所不同。


例如官卡,THK和NSK滾珠絲杠蝗茁,對(duì)于單螺母醋虏,使用螺母相位差,而對(duì)于雙螺母哮翘,則使用預(yù)壓墊片颈嚼,或者使用彈簧片做預(yù)壓阻课。


使用相位差來實(shí)現(xiàn)預(yù)壓艰匙,也就是在螺母中员凝,改變中央溝槽的螺距,使得溝槽兩側(cè)的鋼球處于繃緊狀態(tài)绊序,達(dá)到預(yù)壓的目的硕舆。


使用相位差和墊片都是定位預(yù)壓方式秽荞,而使用彈簧片預(yù)壓是屬于定壓預(yù)壓方式骤公。


理論上,滾珠絲杠預(yù)壓量設(shè)定為外部負(fù)荷的1/3扬跋,就可以達(dá)到無間隙傳動(dòng)阶捆,但是那樣,預(yù)壓偏高钦听,減小了使用壽命洒试,所以,實(shí)際使用時(shí)朴上,最大預(yù)壓量設(shè)定為額定動(dòng)載荷的10%垒棋,例如半導(dǎo)體設(shè)備上,一般使用的預(yù)壓量是1%-4%痪宰。


而梯形絲杠叼架,一般使用壓簧做預(yù)壓,彈簧向絲杠軸兩個(gè)方向張緊其兩側(cè)的螺母,使得螺母完全接觸絲杠軸乍构。


當(dāng)然,彈簧做預(yù)壓的缺點(diǎn)很明顯元潘,就是軸向剛性差返咱,如果要增大剛性,就需要增大預(yù)壓,也就是說要增加彈簧力嗦枢,這會(huì)使得磨損加劇殖演,并且摩擦扭矩變大,絲杠壽命縮短灭忠。


所以坎吻,現(xiàn)在有另外一種預(yù)壓方法黍瞧,叫主動(dòng)凸輪預(yù)壓法。這個(gè)方法,不直接用壓簧在軸向做預(yù)壓矢否,而改用扭簧配合端部凸輪。


扭簧扭轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)扭簧兩側(cè)的梯形絲杠螺母旋轉(zhuǎn)粪薛,使得其端部輪廓接觸凸輪輪廓让禀,在消除間隙的同時(shí),保證了較大的軸向剛性阱当。


因?yàn)檫@里使用了楔塊理論捌木,在軸向施加力來讓扭簧旋轉(zhuǎn)彬檀,需要的力是非常大的。


綜合來說坤学,軸向間隙當(dāng)然是滾珠絲杠更小略号,而預(yù)壓方式也是滾珠絲杠更多,因?yàn)樘菪谓z杠目前的預(yù)壓方式,都屬于定壓預(yù)壓法这弧,而滾珠絲杠是定位預(yù)壓和定壓預(yù)壓兩種卷哩。


7.?計(jì)算方法不同


滾珠絲杠精度等級(jí)及軸向間隙選擇依據(jù)



滾珠絲杠及驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩計(jì)算公式

滾珠絲杠在計(jì)算時(shí)尊浓,需要考慮系統(tǒng)需要的精度栋齿,速度柒巫,載荷等基本條件。


定位精度的要求,決定了導(dǎo)程精度的選擇。比如行程700mm玷坠,±0.05/700mm的定位精度要求兄渺。那么假定螺紋有效長(zhǎng)度800mm(需要考慮螺母長(zhǎng)度和行程余量,所以大于700mm),則選擇C5精度饭望,因?yàn)镃5精度在800mm內(nèi)的誤差控制在±35um以內(nèi)厌漂,小于±50um,在要求以內(nèi),剩下的±15um誤差,分配給系統(tǒng)剛度和控制誤差。


運(yùn)行速度V(mm/min)和滾珠絲杠的導(dǎo)程L(mm)及馬達(dá)轉(zhuǎn)速n(r/min)有關(guān),L=V/n。高速要求時(shí),可以適當(dāng)加大導(dǎo)程,但是導(dǎo)程的加大會(huì)要求更大的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩(Ta=Fa*L/2πη),所以需要綜合考慮。


選擇滾珠絲杠時(shí),根據(jù)載荷確定需要的扭矩及電機(jī),是最花時(shí)間的一塊。


滾珠絲杠計(jì)算扭矩時(shí)窃爷,分為等速扭矩T1钱慢,和加速扭矩T2。


其中等速扭矩:T1=(Ta+Tpmax+Tu)/i卿堂。i=絲杠側(cè)齒數(shù)N2/馬達(dá)側(cè)齒數(shù)N1滩字,表示減速比。


Ta=Fa*L/2πη: 表示勻速時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩御吞。


Tpmax=0.05(tanβ)^-0.5*Fa0*L/2π(基準(zhǔn)力矩)+Δ:表示預(yù)緊滾珠絲杠的最大動(dòng)摩擦力矩,β表示螺紋升角,F(xiàn)a0表示預(yù)緊力沥曹。Δ表示力矩變動(dòng)率的上許可范圍,可以在計(jì)算了基準(zhǔn)力矩的基礎(chǔ)之上,查表求得戳吝。當(dāng)然妻顶,Tpmax也可以在具體的絲杠型號(hào)參數(shù)表中查得。


Tu:支撐軸承的摩擦力矩,可以在軸承參數(shù)表中查得。


加速扭矩:T2=T1+Jα拓挥。


J=JM+JG1+(JG2+JS+m*(L/2π)^2)/i^2:表示對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量甘邀。

JM: 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量仙辟。

JG1: 馬達(dá)側(cè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量怜奖。

JG2: 絲杠側(cè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量缓待。

JS: 絲杠軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

m: 移動(dòng)物體總質(zhì)量。

α:馬達(dá)的角加速度逗载。


而梯形絲杠一般只需要一個(gè)公式就夠了,T1=FP/2πη筑累,因?yàn)樘菪谓z杠適用于低速的應(yīng)用,不存在高速往返哥谷,高加減速等問題岸夯,當(dāng)然也需要結(jié)合實(shí)際要求做計(jì)算,并給定一定的余量们妥。

8. 螺母解耦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)絲杠較長(zhǎng)猜扮,螺母受到軸向偏轉(zhuǎn)力矩,或者螺母受到軸向載荷時(shí)监婶,絲杠軸傾斜或者沿徑向變形旅赢,會(huì)引起受力不均,可能出現(xiàn)卡頓惑惶,振動(dòng)煮盼,導(dǎo)致磨損加劇,影響精度带污。


這時(shí)僵控,需要從螺母連接結(jié)構(gòu)上進(jìn)行解耦,以保證絲杠螺母運(yùn)行到行程內(nèi)的任何位置時(shí)鱼冀,絲杠不卡报破,運(yùn)行平穩(wěn),這有利于延長(zhǎng)絲杠的壽命千绪。


那么充易,結(jié)構(gòu)上應(yīng)該包含什么主要的特征,才能實(shí)現(xiàn)荸型?


目前盹靴,我知道的有2種結(jié)構(gòu),雖然外形不同,但是實(shí)質(zhì)是都一樣鹉究。


核心都在于宇立,在螺母和被連接件之間,有一個(gè)十字滑塊件自赔,用來吸收由于螺母的位置變化(假設(shè)是垂直于XY方向的運(yùn)動(dòng))妈嘹,引起的XY方向上位置變化。


當(dāng)然這個(gè)滑動(dòng)量一般不大绍妨,設(shè)計(jì)時(shí)單邊留1.5mm就足夠了润脸,設(shè)計(jì)概念如下圖。


絲杠螺母解耦結(jié)構(gòu)

螺母解耦結(jié)構(gòu)1的優(yōu)點(diǎn)是他去,設(shè)計(jì)緊湊毙驯,占用空間小,缺點(diǎn)是裝配和拆卸麻煩一點(diǎn)灾测,因?yàn)樾枰劝丫G色和藍(lán)色工件從軸端套進(jìn)去爆价。拆卸時(shí),也得松開軸端媳搪。


而解耦結(jié)構(gòu)2的優(yōu)點(diǎn)是拆卸和裝配簡(jiǎn)單一些铭段,沒有結(jié)構(gòu)1的拆裝問題,因?yàn)榭梢栽谘b配了絲杠后再裝配秦爆,拆卸時(shí)也可以直接拆卸序愚,而不必取下軸端支持軸承。但是缺點(diǎn)就是占用了軸向太多的空間等限,同樣長(zhǎng)度絲杠縮短了行程爸吮。


另外,結(jié)構(gòu)1那個(gè)綠色滑動(dòng)件可用Turcite X紅膠材料望门,因?yàn)槟湍デ夷Σ料禂?shù)是0.2形娇。結(jié)構(gòu)2綠色件可以用鋁或者鋼,因?yàn)槠淅锩嫘枰惭b滑套怒允。

9. 應(yīng)用場(chǎng)合的區(qū)別

梯形絲杠埂软,是滑動(dòng)摩擦,過高的速度將在結(jié)合面上產(chǎn)生高熱量纫事,導(dǎo)致磨損加劇勘畔。


所以,梯形絲杠丽惶,適合用于重量較輕炫七,速度要求不高的應(yīng)用中。


同時(shí)钾唬,梯形絲杠万哪,因?yàn)榫鹊托┫姥保酝m合于對(duì)精度要求不高的應(yīng)用,比如慢速轉(zhuǎn)移奕巍,搬運(yùn)等吟策。


而滾珠絲杠,發(fā)熱小的止,精度高檩坚,通常更適合要求平穩(wěn)運(yùn)動(dòng),高效率诅福,高精度匾委,以及長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)或高速運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用,比如半導(dǎo)體設(shè)備氓润。


10.《滾珠絲杠計(jì)算選型例子》

?

最后赂乐,如何根據(jù)精度,速度咖气,載荷挨措,壽命等條件,選擇滾珠絲杠采章?


為此运嗜,我收集5個(gè)計(jì)算例子。


在我公眾號(hào)(羅羅日記)后臺(tái)回復(fù)悯舟,“如何選擇滾珠絲杠”,我分享給你砸民。


雖然例子不是我寫的抵怎,但是我覺得寫得不錯(cuò),有用岭参,所以也愿意分享給你反惕。


好了,快去后臺(tái)回復(fù)“如何選擇滾珠絲杠”領(lǐng)取案例吧演侯。

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