滚珠丝杆的承载能力

滚珠丝杆的承载能力滚珠丝杆通常用于需要精密定位的场合。高的机械效率、低的传动扭矩和轴向游隙几乎为零,使得滚珠丝杆成为刀具定位和飞机副翼驱动这类应用中的重要装置。然而,阻力和由连续工作产生的热量可能引起很大的摩擦力和定位误差。

在滚珠丝杆里增加摩擦的设计因素也增加扭矩,并且反过来影响定位精度。滚珠被压紧在滚珠丝杆螺母和丝杆轴之间时,产生的楔效应是一个潜在的摩擦源。在正转的时候, 滚珠通常对着螺母挤压;反转时,滚珠对着丝杆轴挤压。由于滑动摩擦系数比滚动摩擦系数大得多(没动0.1～0.3;滚动0.001～0.003),楔效应大大增加了扭矩。当滚珠丝杆轴在固定的角度内振动时,挤压引起的扭矩特别麻烦。这种运动会引起振动扭矩,既使用极精密的零件也很难完全消除。然而,通过采用歌德式拱形而不采用圆弧形的滚珠沟槽或通过降低滚珠丝杆的刚度,可以把这种扭矩减到最小量。歌德式拱形具有较深的流通性较好的V 形截面。

当两个滚珠丝杠螺母一起使用时,通常用垫片隔开, 预紧力由垫片厚度确定。通过用蝶形弹簧代替实心垫片,可以减小滚珠丝杆的扭矩,这种弹簧允许有轴向变形从而减少了挤压。另一个主要的阻力源, 即相邻滚珠间的摩擦力,可以通过拿掉几个滚珠或用隔离滚珠( 即有间隙的滚珠)代替其中某些滚珠的方法来减少。采用这些方法,摩擦产生的扭矩最多可减少30%。在降低滚珠及其滚道之间的摩擦力方面,同样的方法也是有效的。

为了限度地减少摩擦力, 隔离滚珠和承载滚珠应该相互交替。但是,某些负载和刚度要求可能需要每三个承载滚珠用一个隔离滚珠。直径比承载滚珠稍小的隔离滚珠起惰轮的作用,他们沿和承载滚珠相反的方向旋转,并且减少接触摩擦。采用隔离滚珠或减少承载滚珠数目的一个不利的后果是降低了滚珠丝杆的承载能力,这必须通过减少工作负载或增大滚珠丝杆尺寸来补偿。