在需要滾珠絲杠的應(yīng)用和適合導(dǎo)螺桿的應(yīng)用之間的差距正在縮小,對于工程師和設(shè)計師來說,確定哪種技術(shù)最適合其機器正變得越來越困難。導(dǎo)螺桿設(shè)計和材料的進步使它們具有更高的負(fù)載能力和更好的定位精度,使它們成為不僅僅是過去使用的低成本,低精度應(yīng)用的明智選擇。
導(dǎo)螺桿包含一個螺釘和一個普通螺母(無滾動機構(gòu))。它們依靠螺紋的角度以及螺母和螺釘之間的摩擦來產(chǎn)生運動。螺釘通常由碳鋼或不銹鋼制成,而螺母可以是青銅,塑料或聚合物。
滾珠絲杠還包括一個螺釘和一個螺母,但是在這種情況下,螺母容納有循環(huán)滾珠以承載載荷。這種設(shè)計使摩擦最小化并提供了高效率。
滾珠絲杠比導(dǎo)螺桿更能保持許多優(yōu)勢,這歸功于支撐負(fù)載的循環(huán)滾珠。
盡管它們的技術(shù)能力越來越重疊,但是每種技術(shù)仍然有最適合的應(yīng)用程序。在某些情況下,應(yīng)用程序要求僅超出了絲杠的能力,并且只有滾珠絲杠才能根據(jù)需要執(zhí)行。以下是在大多數(shù)情況下需要滾珠絲杠的四個常見應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
通過循環(huán)鋼球來支撐負(fù)載,滾珠絲杠比具有塑料或聚合物螺母的同等尺寸的絲杠具有更高的負(fù)載能力。帶有青銅螺母的導(dǎo)螺桿可以驅(qū)動更大的負(fù)載,但是隨著負(fù)載的增加,摩擦力也會增加。更高的摩擦力意味著更低的占空比。(更多有關(guān)占空比的信息……)
滾珠絲杠的尺寸也與載荷有關(guān),它基于L 10軸承壽命方程式,該方程式提供了經(jīng)統(tǒng)計證明的絲杠壽命的估計值,以米或行進的轉(zhuǎn)數(shù)為單位。導(dǎo)螺桿的磨損特性使壽命幾乎無法預(yù)測。可以根據(jù)其PV值選擇帶有塑料螺母的導(dǎo)螺桿,但這可以提供一定范圍的壓力和速度。不是對生命的估計。
與在螺母和螺釘之間產(chǎn)生間隙的導(dǎo)螺桿不同,可以并且經(jīng)常預(yù)裝滾珠絲杠以消除間隙。通常通過使用直徑略大于螺釘和螺母滾道之間空間的滾珠來完成此操作。(提供一些螺母設(shè)計的導(dǎo)螺桿可消除反沖,但通常會增加摩擦并降低效率。)
此外,滾珠絲杠根據(jù)其導(dǎo)程偏差按ISO,DIN和JIS標(biāo)準(zhǔn)進行分類,因此選擇合適精度等級的滾珠絲杠非常簡單。
國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO,DIN和JIS)定義了每個滾珠絲杠精度等級的允許行程偏差。
滾動元件(例如滾珠絲杠組件中的滾珠)依靠點接觸來支撐負(fù)載,而滑動元件(例如導(dǎo)螺桿組件的螺釘和螺母)則依靠線接觸。點接觸產(chǎn)生的摩擦較小,從而使組裝效率更高。例子:滾珠絲杠效率幾乎總是90%或更高,而絲杠效率通常低于50%。高效率可降低所需的電動機扭矩,這意味著較小的電動機(及相關(guān)組件)可能適用于該應(yīng)用。
對于滾珠絲杠和絲杠常見的各種摩擦系數(shù),導(dǎo)程角與前進效率的關(guān)系。
導(dǎo)螺桿和滾珠絲杠的最大速度都受到其臨界速度的限制。但是,滾珠絲杠設(shè)計固有的較低摩擦力意味著它們產(chǎn)生的熱量更少,因此與絲杠相比可以承受更高的占空比。實際上,只有在確定滾珠絲杠在計算壽命內(nèi)將達(dá)到的行程量時,才考慮選擇滾珠絲杠。另一方面,選擇導(dǎo)螺桿時必須始終考慮占空比和發(fā)熱。
像滑動摩擦的普通線性導(dǎo)軌一樣,帶塑料螺母的絲杠必須遵守其最大PV(壓力x速度)值。
選擇錯誤的產(chǎn)品(無論是超大型滾珠絲杠還是無法提供足夠使用壽命的導(dǎo)螺桿)都可能導(dǎo)致不必要的成本,設(shè)計返工,頻繁更換甚至失敗。在這里,我們回顧了一些通用要求,這些要求要求在滾珠絲杠上使用滾珠絲杠。