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0.0001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 F 2 (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Fa>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=Fm ax/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。

样本中预紧滚珠丝杠副的轴向接触刚度K按预紧力Fp=0.1Ca给出(增大滚珠直径预紧按Fp