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精機(jī)產(chǎn)品?技術(shù)報(bào)告:滾珠絲杠的偏轉(zhuǎn)及安裝誤差

圖1 帶耳軸的螺母

和滾動(dòng)軸承相比,因?yàn)闈L珠絲杠有更多列的鋼球,螺母和軸相對(duì)偏轉(zhuǎn)時(shí)螺母內(nèi)會(huì)產(chǎn)生不均一的載荷分布,引起過(guò)大摩擦力矩和振動(dòng)的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生早期磨損及剝落。

(1)徑向載荷、偏轉(zhuǎn)力矩負(fù)載的影響
滾珠絲杠在結(jié)構(gòu)上主要承受軸向力,所以為了避免諸如徑向力和偏轉(zhuǎn)力矩載荷直接作用在滾珠絲杠上,通過(guò)導(dǎo)向裝置來(lái)支撐,或如圖1所示在螺母上設(shè)計(jì)耳軸,同時(shí)需要注意不要產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。

(2)安裝誤差的影響
滾珠絲杠安裝精度差時(shí),螺母與絲杠軸便會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),也會(huì)產(chǎn)生較大的徑向載荷和偏轉(zhuǎn)力矩載荷。因此在安裝滾珠絲杠時(shí),為了保證螺母座與支撐軸承座同心,需要利用基準(zhǔn)棒。

那么,為了探究安裝誤差對(duì)滾珠絲杠的影響,考慮一下圖2的滾珠絲杠系統(tǒng)。在這個(gè)模型中,滾珠絲杠一端固定一端自由,螺母由剛度無(wú)限大的引導(dǎo)裝置支撐。這時(shí)絲杠軸的徑向剛度 與到固定端距離的3次方成反比,而自由端的剛度非常小。因此即使螺母和絲杠軸存在偏心,絲杠軸的應(yīng)力幾乎會(huì)被全部吸收,螺母和絲杠軸之間產(chǎn)生的徑向力會(huì)變得極小。相對(duì)的,因?yàn)楣潭ǘ说膹较騽偠群艽螅z杠軸的應(yīng)力無(wú)法吸收偏心,螺母和絲杠軸之間會(huì)產(chǎn)生很大的徑向力。
在這個(gè)模型中,展示絲杠軸自身的徑向剛度影響,同時(shí)也適用于支撐軸承和引導(dǎo)系統(tǒng)。

因此,螺母和絲杠軸之間相對(duì)的偏轉(zhuǎn)量并不完全是安裝誤差,由螺母、絲杠軸之間的相互支撐剛度與滾珠絲杠的剛度的關(guān)系決定,一般比安裝誤差小。另外,從這個(gè)例子我們也可以了解到,需要嚴(yán)格控制在支撐剛度最強(qiáng)部位附近的安裝誤差。
安裝誤差的容許值隨著支撐系統(tǒng)的剛度和滾珠絲杠規(guī)格或要求性能而變化,所以很難表示一般的容許值。但是,考慮上述關(guān)系,精密級(jí)時(shí),大致按以下規(guī)格值數(shù)值管理:

傾斜誤差1/2,000(目標(biāo)1/5,000)以下
偏心誤差20μm以下

圖2 滾珠絲杠系模型

如果了解了支撐系統(tǒng)的剛度,徑向載荷、偏轉(zhuǎn)力矩載荷和安裝誤差對(duì)滾珠絲杠的影響可以通過(guò)力學(xué)關(guān)系,推算出各個(gè)鋼球的載荷分布。
(2)中記載了計(jì)算公式。