什么是滚珠丝杠支撑轴承?有什么特点?要怎么

 新闻资讯     |      2021-10-06 08:10

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,或捋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。在使用滚珠丝杠副时,必须要有足够的润滑,如果润滑不够,将导致摩擦和磨损的增加,造成故障或寿命缩短等。

滚珠丝杠支撑轴承的特点

·传动效率高

滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%~98%,为传统的滑动丝杠系统的2~4倍,所以能以较小的扭矩得到较大的推力,亦可由直线运动转为旋转运动(运动可逆)。

·运动平稳

滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动,工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象,因此可精密地控制微量进给。

·高精度

滚珠丝杠传动系统运动中温升较小,并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长,因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。

·高耐用性

钢球滚动接触处均经硬化(HRC58~63)处理,并经精密磨削,循环体系过程纯属滚动,相对对磨损甚微,故具有较高的使用寿命和精度保持性。

·同步性好

由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移,用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置,可以获得很好的同步效果。

·高可靠性

与其它传动机械,液压传动相比,滚珠丝杠传动系统故障率很低,维修保养也较简单,只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。

·无背隙与高刚性

滚珠丝杠传动系统采用歌德式(Gothic arch)沟槽形状(如下图)、使钢珠与沟槽达到最佳接触以便轻易运转。若加入适当的预紧力,消除轴向间隙,可使滚珠有更佳的刚性,减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形,达到更高的精度。

滚珠丝杠支撑轴承的润滑与防尘

润滑

(1)油润滑

一般情况下,用于滚动轴承的矿物油都适用。特别是在高转速情况下,以油润滑比脂润滑佳,这时滚珠丝杠副的温升较小。

油润滑的补充润滑量和间隔,按下表,按表中的油量,至少可以达到8小时的补充润滑时间。

(2)脂润滑

采用脂润滑的优点可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长时间后才需进行补充。也就是说,在多数情况下,可以省去一套补充润滑的装置。补充润滑脂的限量为大约填入螺母内空间容积的一半。可以使用所有高级滚动轴承润滑脂,但要注意润滑脂厂家的提示说明!润滑脂的补充通常在半年或一年进行更换,更换前应清除旧润滑脂后才能更换新的润滑脂。

防尘

滚珠丝杠与滚动轴承一样,如果污物及异物(切屑碎屑)进入就会很快使它磨损,成为损坏的原因。困此,必须采用防护装置(折叠式或伸缩式丝杠护套)将丝杠轴完全防护起来。另外虽没有别的异物,但有浮尘时要在螺母两端采用刮屑式防尘圈。

滚珠丝杠支撑轴承的设计与使用时注意

防止逆转滚动螺旋传动逆转率高,不能自锁。为了使螺旋副受力后不逆转,应考虑设置防逆转装置,如采用制动电机、步进电机,在传动系统中设有能够自锁的机构(如蜗杆传动);在螺母、丝杠或传动系统中装设单向离合器、双向离合器、制动器等。选用离合器时,必须注意其可靠性。防止螺母脱出在滚动螺旋传动中,特别是垂直传动,容易发生螺母脱出造成事故,设计时必须考虑防止螺母脱出的安全装置。

滚珠丝杠支撑的选型

由于丝杠主要承受轴向力,大多采用推力轴承作支承。在相同尺寸条件下,推力球轴承轴向刚度比向心推力球轴承及圆锥滚子轴承的轴向刚度要大一倍以上;推力滚柱轴承刚度又比推力球轴承大一倍左右。当轴向载荷较小时,可不用推力球轴承而用向心推力球轴承,这样可减少轴承数量。那么要怎么选择呢?可以通过以下几点来选型:

①确定定位精度;

②通过马达及对速度的要求来确定丝杠轴承导程;

③查看螺母尺寸确定行程及相关丝杠轴承轴端数据;

④通过负载及速度分布(加减速)来确定平均轴向力和转速;

⑤通过平均轴向力确定预压力;

⑥预期寿命,轴向负荷,转速确定动额定负荷;

⑦基本动额定负荷,导程,临界转速,DN值限制确定丝杠轴承外径及螺母形式;

⑧外径,螺母,预压,负荷确定刚性(机台设计);

⑨环境温度,螺母总长确定热变及累积导程;

⑩丝杠轴承刚性,热变位确定预拉力;

⑪机床最高速度,温升时间,丝杠轴承规格确定马达驱动扭矩及规格。