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滚珠丝杠副的安装方式分为哪几种

时间:2017-05-10 11:05:34 点击:

引言

        滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反复作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。


        滚珠丝杠副作为关键的滚动传动元件,被广泛应用于各种需要定位或传动的机构中,对机构的性能举足轻重。在实际应用中,滚珠丝杠副的安装方式的选择会影响整个机构的工作效果,根据具体应用情况的不同,滚珠丝杠副的安装可以有多种不同的方式。不同的安装方式(即支承形式)都有其各自的特点,选取时,既要考虑实际工作要求(定位精度、传动速度、扭矩和推力情况等),又要结合滚珠丝杠副型号规格的选择,只有两者综合考虑合理搭配,才能实现最佳效果,发挥滚珠丝杠副的最大价值。

        滚珠丝杠副的安装方式一般叫做滚珠丝杠副的支承形式,通常有两大类(丝杠旋转类和螺母旋转类)共五种典型的支承形式,支承形式不同,所容许的轴向载荷和容许的回转转速也有所不同,应根据工况适当选择。具体如下文所述:

        为便于评估,丝杠旋转类每种支承形式后面给出表征其稳定性的“稳定性系数K2”,K2越大表示该形式越稳定,螺母旋转类因受力模型不同,校验体系也不同,不能模型化比较。

一、丝杠旋转类

1、“固定—固定”型:K2=4

        适用于高转速、高精度的场合。该形式两端分别分别由一对轴承约束轴向和径向自由度,负荷由两组轴承副共同承担。也可以使两端的轴承副承受反向预拉伸力,从而提高传动刚度。在定位要求很高的场合,甚至可以根据受力情况和丝杠热变形趋势精确设定目标行程补偿量,进一步提高定位精度。“固定—固定”型有时也被片面地叫做“双推-双推”型,实际上由于径向力的存在几乎很少能用两个推力轴承作为固定端。由于此形式结构较复杂,调整较难,因此一般仅在定位要求很高时采用。

 

2、“固定—游动”型:K2=2

          适用于中转速、高精度的场合。该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度,另一端由单个轴承约束径向自由度,负荷由一对轴承副承担,游动的单个轴承能防止悬臂挠度,并消化由热变形产生的应力。“固定—游动”型有时也被片面地叫做“双推-支承”。此形式结构较简单,效果良好,应用广泛。

 

3、“支承—支承”型:K2=1

          适用于中转速,中精度的场合。该形式两端分别设一个轴承,分别承受径向力和单方向的轴向力,随负荷方向的变化,分别由两个轴承单独承担某一 方向的力。由于支承点随受力方向变化,定位可控性较低。此形式结构简单,受力情况较差,应用较少。
 

4、“固定—自由”型:K2=0.25

         适用于低转速,中精度,轴向长度短的场合。该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度,另一端悬空呈自由状态,负荷均由同一对轴承副承担, 并且需克服丝杠回转离心力(及水平安装时的重力)造成的弯矩。“固定—自由”型有时也被错误地叫做“双推-自由”。此形式结构简单,受力情况差,但在行程小、转速低时 也经常用到。
 

二、螺母旋转类

         螺母旋转型,顾名思义,丝杠两端固定不动(拉伸状态),螺母相对丝杠转动,同时与丝杠产生相对轴向移动。由于“螺母旋转型”的丝杠不转,因 此回避了丝杠的极限转速和压感稳定性的约束,从而可以实现相对更高的转速,同时也放宽了对丝杠直径的抗弯要求。此形式需有螺母驱动单元,对机构设计的要求高,成本高, 但由于其适合于大行程,高转速,也逐渐被大家所接受。

    各种安装方式从其定位效果、工艺性和机构要求等方面综合评估,各有优缺点,不能一概而论哪种支承形式(或安装方式)是最好的。需结合滚珠丝 杠副的特定型号,根据具体要求综合评估选取。