滚珠丝杠基础知识

滚珠丝杠基础知识(上)

来源: 微小型轴承网 2006-4-19 8:52:00

1 滚珠丝杠公称直径与公称导程组合、制造

范围

3 滚珠丝杠副的结构类型、编号方法

5 滚珠丝杠副的精度

5.1 精密等级

根据使用范围及要求将滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠幅(P)传动滚珠丝杠副(T)，精度分为七个等级，即1、2、3、4、5、6、7、10级，1级精度最高，依次降低。

5.2行程偏差和行程变动量

根据滚珠丝杠副类型按下表检验

5.2.1 有效行程内的行程偏差ep与行程变动量VUP:

有效行程是有精度要求的行程长度LU

Lu=Lx+2La+LnLa安全行程La=(1-2)ph Lx机械最大行程Ln螺母的长度ph公称导程

E1-E2按国家标准GB/T17857.3-1998，“滚珠丝杠副的验收条件和验收检验”。见附表1。

5.2.2 300mm行程内与2π弧度行程内行程变动量V300P与V2 π p

E3-E4按国家标准GB/T17857.3-1998，“滚珠丝杠副的验收条件和验收检验”。见附表1续。

5.2.3 余程Le

余程是没有精度要求的行程长度。

余程表6

6 行程补偿值C

6.1 滚珠丝杠的热变形将导致长度、定位精度变化，热变形可由下式给出：

δt=α*△t*Lu (公式1)

α-热膨胀系数(12.0*10-6)

△t -温升(一般取2-4℃)

Lu-有效行程(Lu=Lx+2La+Ln)或Lu=L1-2Le

L1-螺纹全长Le-余程Le见表6

6.2 目标行程Phs

为了补偿由于热膨胀或弹性变形引起的丝杠长度变化，将滚珠丝杠的导程制造得稍大于或小于公称导程，着根据实际需要提出得含有方向目标要求的导程叫目标导程。目标导程乘以丝杠上的有效圈数叫目标行程。

6.3 目标偏差C

目标行程和公称行程之差叫行程偏差C，为了补偿热变形的影响，行程偏差C=δt(δt见公式1)并为负值。

6.4 丝杠的预拉伸力

规定了行程偏差C的滚珠丝杠副，在采用固定-固定安装方式时，还可以采用丝杠预拉伸的方法来进一步补偿热变形，预拉伸力Ft:

Ft=δt*A*E/ Lu=α*△t*E*(πd22/4)(公式2)

E-弹性模量2.1×105Mpa(即2.1×105N/mm2)

d2-丝杠底径(mm)

△t-温升(一般取2-4℃)

7 基本额定载荷及寿命

7.1 轴向基本额定静载荷Coa 滚珠丝杠副在承受最大接触应力处产生不大于0.000 1倍的钢球直径的永久变形时，所能承受的最大轴向载荷。

7.2 轴向基本额定载荷Ca：一组(相当数量)相同参数的滚珠丝杠副，在相同的条件下，运转106转时，90%的滚珠丝杠副的螺纹滚道的表面或钢球的表面不发生疲劳

点蚀所能承受的最大轴向载荷。

Coa和Ca在样本中已经给出，可以查找选用

7.3 预期寿命

Lh –用预期运行时间表示(h)

Ls –用预期运行距离表示(km)

直径偏大，而不经济。故通常推荐Lh按表7选择。

7.4 滚珠丝杠副的当量载荷Fm及当量转速nm：

滚珠丝杠副在转速n1 n2......ni条件下，工作时间分别是t1t2......ti所受载荷分别是F1 F2 (i)

7.5 额定动载荷下限值的Cam计算：

滚珠丝杠副在当量载荷Fm及当量转速nm条件下运转，达到预期寿命Lh或Ls时所能承受的最大轴向载荷Cam，设计时选用滚珠丝杠副的Ca≥Cam

7.5.1 按滚珠丝杠副的预期工作时间Lh计算：

(N)(公式5)

7.5.1或按滚珠丝杠副的预期运行距离Ls计算：

(N)(公式6)

fa 为精度系数，根据预定的精度按表8选取：

fw 为载荷系数，按表9选取：

7.6 额定静载荷下限值Coam计算：

Coa≥Coam=fsFmax(公式7)

Fs 安全系数。一般为1.2-2，有冲击、震动的运动1.5-3 Fmax是外加在滚珠丝杠副上的最大轴向载荷

8 滚珠丝杠副安装部位的形位公差

图2

E5-E11见国家标准GB/T17857.3-1998，“滚珠丝杠副的验收条件和验收检验”。见附表2。

9 滚珠丝杠副的预紧与轴向接触刚性

9.1 预紧的目的

预紧就是在滚珠丝杠副内，预先施加轴向载荷Fp。

图3是外加轴向载荷Fa和滚珠之间轴向弹性变形δ的关系曲线，曲线1为无预紧状态，曲线2为有预紧状态，Fp是相当于预紧力大小的外加轴向载荷。表10是有或无预紧的情况下，滚珠丝杠副在承受不同的外加轴向载荷Fa时，滚道与滚珠之间轴向弹性变形δ。

由表10可见预紧的目的时，消除滚珠丝杠副的轴向间隙，提高滚珠丝杠副的轴向接触刚性K，并且在外加轴向载荷小于3倍预紧力的情况下，轴向刚性K是常数(但F

a>3Fp后，予压消失)

图3

9.2预紧的方式

9.3 滚珠丝杠副的轴向接触刚性K

样本上给出的刚度值仅考虑滚道与滚珠之间的轴向变形，不考虑螺母本身及丝杠本身的变形。

9.3.1 不预紧的滚珠丝杠副的轴向接触刚性Ka

由于其轴向刚性是随外加轴向载荷Fa增大而增大的，所以样本中规定不预紧的滚珠丝杠副轴向接触刚性，是外加轴向载荷等于0.3Ca时的轴向接触刚性值，当实际施加的外加载荷Fa不等于0.3Ca时，对应的轴向接触刚度Ka按下式计算：

Ka=K[Fa/0.3Ca]1/3 (N/μm) (公式8)

K-样本上的刚度值(N/μm)

Ca-样本上的额定载荷(N)

Fa-实际工作施加的动载荷(N)

9.3.2 预紧滚珠丝杠副的轴向接触刚性Ka

Ka随着预紧力Fp的增大而增大，在滚珠丝杠副承受最大轴向载荷Fmax≤3Fp 范围内Ka是一个常数，但预紧力Fp太大，会导致发热量增加，寿命减少。所以预紧力Fp按Fp=Fmax/3选取，并大致符合表12要求，当Fmax不知道时，推荐按表12选用。