1 滾珠絲杠公稱直徑與公稱導程組合、制造范圍 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.jpg 3 滾珠絲杠副的結構類型、編號方法 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg 5 滾珠絲杠副的精度
% k5 ]5 d, u3 a. g# ]: [% b q" ~5 e1 V2 B: Z' w
5.1 精密等級
2 k+ Q8 Q9 ]" T" G( x
- e! j6 {( a9 J& {; y根據(jù)使用范圍及要求將滾珠絲杠副分為定位滾珠絲杠幅(P)傳動滾珠絲杠副(T),精度分為七個等級,即1、2、3、4、5、6、7、10級,1級精度最高,依次降低。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.jpg 5.2行程偏差和行程變動量 9 h4 D+ n8 b2 {& ^
7 C1 I7 L4 e3 c! R+ ~: K根據(jù)滾珠絲杠副類型按下表檢驗 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg 5.2.1 有效行程內的行程偏差ep與行程變動量VUP:
+ V y, ?* H; ~0 ?: r4 E, J* ~
* v# q" f6 g$ b% N6 b有效行程是有精度要求的行程長度LU
5 I: z) g0 U7 j; B" B, ]1 E9 R" u; M( ~6 d! E
Lu=Lx+2La+LnLa安全行程La=(1-2)ph Lx機械最大行程 Ln螺母的長度ph公稱導程 5 Q, G5 T0 o( z* d! n
) f1 ]4 n. W* {6 o$ K
E1-E2按國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表1。 ( x7 a# C1 ]* u0 I
$ G1 n8 C- w9 N) o5.2.2 300mm行程內與2π弧度行程內行程變動量V300P與V2 π p
, B1 X' g8 ^) y' Y1 T5 k; v1 E- @3 t$ }$ x% {7 z$ T4 h, K
E3-E4按國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表1續(xù)。
$ ~: _" W0 N0 `4 d+ Z0 C
1 `* ]- J. Y, |- w0 e, t/ z; C4 }5.2.3 余程Le
( `3 o- x, R6 U8 t# [
6 P5 V" n% L% Q$ }* f" o" o余程是沒有精度要求的行程長度。 余程表6
0 f3 q# c7 \4 j- Vfile:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image005.jpg 6 行程補償值C
" k- x! _% E; N7 G- X* r7 p/ x+ R9 o
* |0 [2 K/ x. I. F1 E6.1 滾珠絲杠的熱變形將導致長度、定位精度變化,熱變形可由下式給出: 2 G) c" T: _6 ~: t( G
8 y6 O6 X* }# I6 m2 V% e# p0 i/ P0 v' }δt=α*△t*Lu (公式1)
?0 `# t5 s& N- W- ^
8 \! G; k% J' E% a1 \α-熱膨脹系數(shù)(12.0*10-6) % H7 _# r9 U7 f: @ d2 @, {0 A& k
△t -溫升(一般取2-4℃)
z5 j( j$ y+ H5 P9 ?/ DLu-有效行程(Lu=Lx+2La+Ln)或 Lu=L1-2Le % Z5 ]6 F5 S! A: O# t( d- L
L1-螺紋全長 Le-余程 Le見表6 + J: x+ X# g& `& |* K
7 P/ }# |: k& K3 r6 Z* H2 E
6.2 目標行程Phs : _6 g4 l6 o% |5 E, w2 ?2 q U% P/ B! e
- | G* S8 R: a7 U3 G為了補償由于熱膨脹或彈性變形引起的絲杠長度變化,將滾珠絲杠的導程制造得稍大于或小于公稱導程,著根據(jù)實際需要提出得含有方向目標要求的導程叫目標導程。目標導程乘以絲杠上的有效圈數(shù)叫目標行程。
8 W z3 x. l" M2 V* |- V7 }" ], n; k3 t
6.3 目標偏差 C
, r$ ]9 J( k& y/ V- f1 v: H2 k" E1 Y- ?0 ]
目標行程和公稱行程之差叫行程偏差C,為了補償熱變形的影響,行程偏差C=δt(δt見公式1)并為負值。 + l6 f1 b3 u' O0 Y- v1 n7 e! m- z9 R
) d# q, G/ [8 A
6.4 絲杠的預拉伸力
`; t, Q5 X \
3 N' D) y( L7 Q) C2 z9 O) l規(guī)定了行程偏差C的滾珠絲杠副,在采用固定-固定安裝方式時,還可以采用絲杠預拉伸的方法來進一步補償熱變形,預拉伸力Ft: / e3 M& J3 s/ c* f: `! Y
3 N# ~$ q! l- j* l9 r, Z( P8 ]
Ft=δt*A*E/ Lu=α*△t*E*(πd22/4)(公式2) 6 p' X( P. k( l% C4 N+ g
1 A" S8 Q! G- z; f6 A8 a) i$ oE-彈性模量 2.1×105Mpa(即2.1×105N/mm2) - e7 Z% d+ s P( j
d2-絲杠底徑(mm) 1 L+ W$ V4 a' C* S1 a
△t-溫升(一般取2-4℃) " M2 @% A5 k3 @5 N
8 V, j9 ^3 f6 h: C1 |% v" O5 @- C
7 基本額定載荷及壽命 : Y Q% v6 w. x: R. P2 G! v
& A2 Q9 ?* s% T A9 Y2 y. D! w
7.1 軸向基本額定靜載荷Coa 滾珠絲杠副在承受最大接觸應力處產生不大于0.0001倍的鋼球直徑的永久變形時,所能承受的最大軸向載荷。
* [7 a7 y2 P% U6 e6 I9 e& C7 E: K6 g6 p$ s
7.2 軸向基本額定載荷Ca:一組(相當數(shù)量)相同參數(shù)的滾珠絲杠副,在相同的條件下,運轉106轉時,90%的滾珠絲杠副的螺紋滾道的表面或鋼球的表面不發(fā)生疲勞點蝕所能承受的最大軸向載荷。
: [/ {5 \+ |3 d4 H
" D( c) p1 @: OCoa和Ca在樣本中已經(jīng)給出,可以查找選用 % {- p- c9 }0 @, o. \
& h, O1 j( l3 P: q8 n6 I
7.3 預期壽命 0 j) ~: J, r& f; r: U
8 b# ~2 A0 q/ R8 ~* |
Lh – 用預期運行時間表示(h) 5 x4 H* G- R- V) D
Ls – 用預期運行距離表示(km) / u2 a! Y& S' @& X2 _1 V8 e; O* q
& N- T; J4 _% ]* a; ]8 _! V
直徑偏大,而不經(jīng)濟。故通常推薦Lh按表7選擇。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg 7.4 滾珠絲杠副的當量載荷Fm及當量轉速nm:
, w# f+ p$ C+ Z+ p3 v6 d
/ Q) y# o# s, Q- a+ @# D( L8 U滾珠絲杠副在轉速n1 n2……ni條件下,工作時間分別是t1t2……ti所受載荷分別是F1 F2……Fi。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif(單位:N)(公式3) file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif(單位:r/min) (公式4) 7.5 額定動載荷下限值的Cam計算:
! j" p- T2 u0 k% c; M" a; q
! m% D9 U. p/ E" {. t/ [& i% _5 B滾珠絲杠副在當量載荷Fm及當量轉速nm條件下運轉,達到預期壽命Lh或Ls時所能承受的最大軸向載荷Cam,設計時選用滾珠絲杠副的Ca≥Cam - |9 S3 I8 a2 F- E9 n( ]1 e7 V" P6 h
( z/ d8 G, l2 w" T3 k' w5 @' C. A7.5.1 按滾珠絲杠副的預期工作時間Lh計算: file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif(N)(公式5) 7.5.1或按滾珠絲杠副的預期運行距離Ls計算: file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif(N)(公式6) fa 為精度系數(shù),根據(jù)預定的精度按表8選。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image011.jpg fw 為載荷系數(shù),按表9選。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg 7.6 額定靜載荷下限值Coam計算: . o7 H$ A: o' Q7 l1 e
, U4 \, n" g( H2 r0 G; {# b: {
Coa≥Coam=fsFmax(公式7)
" Y& _6 W8 R+ n3 ~: i% \5 }
7 E2 i+ `$ s8 Y- }$ B% uFs 安全系數(shù)。一般為1.2-2,有沖擊、震動的運動1.5-3
# I4 | G0 B4 K3 SFmax是外加在滾珠絲杠副上的最大軸向載荷 ! X/ d' ~9 `7 m' q
\- W% o Y( }4 {& m' W3 A5 ~) s
8 滾珠絲杠副安裝部位的形位公差 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image013.jpg 圖2
% ?) O# @7 A' x8 m0 y; c0 C8 kE5-E11見國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表2。 ?0 a- t5 ]3 x- p3 \1 c
b* y5 p7 w `* j' A# L B9 滾珠絲杠副的預緊與軸向接觸剛性
# d8 i5 m9 G! H+ n8 J( _; A/ G& K7 c7 ]- s" b* s1 t2 S9 O% Y
9.1 預緊的目的
* E6 D% ~' U% V
, V! K! E! _; `- j. F+ U預緊就是在滾珠絲杠副內,預先施加軸向載荷Fp。 # V7 A+ V3 f9 v1 i+ E& s
1 J2 I* x- _% C) r+ j# t
圖3是外加軸向載荷Fa和滾珠之間軸向彈性變形δ的關系曲線,曲線1為無預緊狀態(tài),曲線2為有預緊狀態(tài),F(xiàn)p是相當于預緊力大小的外加軸向載荷。表10是有或無預緊的情況下,滾珠絲杠副在承受不同的外加軸向載荷Fa時,滾道與滾珠之間軸向彈性變形δ。
2 H$ t$ ^, G: {/ I* \" V! V B: J- |5 e( M
由表10可見預緊的目的時,消除滾珠絲杠副的軸向間隙,提高滾珠絲杠副的軸向接觸剛性K,并且在外加軸向載荷小于3倍預緊力的情況下,軸向剛性K是常數(shù)(但Fa>3Fp后,予壓消失) file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg8 F) \% B, e B2 y2 b& g* q+ E
圖3 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image015.jpg 9.2預緊的方式 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.jpg 9.3 滾珠絲杠副的軸向接觸剛性K 5 d2 a. _7 Q1 J" Y0 M9 B
, }# t Q! V1 j' {+ Q$ j* p
樣本上給出的剛度值僅考慮滾道與滾珠之間的軸向變形,不考慮螺母本身及絲杠本身的變形。
H8 {) R2 d+ g: E6 l( _ W1 @5 t$ N, Q2 {& h/ e1 t4 e
9.3.1 不預緊的滾珠絲杠副的軸向接觸剛性Ka # S6 I$ x+ Q( H. Q" q' [/ @
) f, \+ W, S, R6 y3 l由于其軸向剛性是隨外加軸向載荷Fa增大而增大的,所以樣本中規(guī)定不預緊的 滾珠絲杠副軸向接觸剛性,是外加軸向載荷等于0.3Ca時的軸向接觸剛性值,當實際施加的外加載荷Fa不等于0.3Ca時,對應的軸向接觸剛度Ka按下式計算:
; `7 W; ]' p1 K! |- D. l. g2 V2 ~8 w
( N, R1 I n- mKa=K[Fa/0.3Ca]1/3 (N/μm) (公式8)
" w" v4 U5 P3 x! Q
$ v, E' i+ o3 L( _: c0 AK-樣本上的剛度值(N/μm) + o8 z/ {( b# y2 b0 W
Ca-樣本上的額定載荷(N) 4 q) }0 W5 m7 i6 i. V( O
Fa-實際工作施加的動載荷(N)
- ?: W1 @) r5 k: W$ F& |. |; r' ~ z, o* n9 o( {
9.3.2 預緊滾珠絲杠副的軸向接觸剛性Ka , Z, i1 w6 n" s. F, F" V
V1 p- k# a. j. \4 I" X6 }' J- D
Ka隨著預緊力Fp的增大而增大,在滾珠絲杠副承受最大軸向載荷Fmax≤3Fp 范圍內Ka是一個常數(shù),但預緊力Fp太大,會導致發(fā)熱量增加,壽命減少。所以預緊力Fp按Fp=Fmax/3選取,并大致符合表12要求,當Fmax不知道時,推薦按表12選用。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image017.jpg 樣本中預緊滾珠絲杠副的軸向接觸剛度K按預緊力Fp=0.1Ca給出(增大滾珠直徑預緊按Fp=0.05Ca給出),當預緊力Fp不是樣本上的數(shù)值時,Ka也與樣本上的數(shù)值不同。此時Ka可按下式計算 ) z5 G( K1 \5 S) H- ~
: ?3 @9 {7 M7 C- h$ }4 w* P
Ka=K[Fp/εCa]1/3 (公式9) l( R/ M( g9 @, R, W) @ h
8 R0 \+ s( j% `
ε=0.1(增大滾珠直徑預緊時ε=0.05) 0 ?; t% F J4 Y# j- u7 K' d- k
Fp-滾珠絲杠副的預緊力(N) $ e9 Q. q! T2 C" t2 U' z0 a( Z. n
Ca-樣本上的額定動載荷(N)
2 m( W1 c! c$ l E! q
) \# w% u, A$ F" a0 n10 滾珠絲杠副的轉矩
' C& ~5 t7 {0 a' z5 w3 L
% z5 T7 r& ~' [6 @' r! _3 u( W10.1 理論動態(tài)預緊轉矩Tpo:有預加載荷的滾珠絲杠副,在沒有外加載荷的情況下,絲杠與螺母相對連續(xù)轉動所需力矩(不包含螺母兩端密封件的摩擦力矩)
7 ?( S2 o6 s# J, [5 o
( d% S9 S1 [" |0 h" q' S% STpo=10-3*(Fp*Ph/2π)*[(1-η2)/η] (N*m) (公式10) 8 E! x" j4 |, p& |5 d
7 N1 V% ~( q- T& I' bFp-軸向預加載荷(N) 9 e, \3 n; `* m' Z1 F0 O9 e
Ph-導程(mm)
2 L/ r3 ^8 H) [* Q eη-傳動效率
9 z- z8 C$ [# G5 l# r3 l1 k精度:1.2級取η=0.95,3.4級取η=0.9,5.7.10級取η=0.85
O7 o, W' h) ]" P5 y+ e3 t4 L3 R
10.2 最大動態(tài)預緊轉矩Tpmax:絲杠與螺母相對連續(xù)轉動時,實際動態(tài)預緊矩以理論動態(tài)預緊轉矩為中心上下波動,允許的波動范圍ΔTp稱動態(tài)預緊轉矩公差,ΔTp見國家標準GB/T17857.3-1998,“滾珠絲杠副的驗收條件和驗收檢驗”。見附表2續(xù)E12。 D; E* Z* M! p: ]4 Q2 h
5 K3 r4 J0 R7 j/ F9 w+ P! {, p* F( r aTpmax=Tpo×(1+ΔTp)(N*m)(公式11) & \2 w9 w6 ?- i& R
8 a# ]( c2 o( l7 }0 g& d8 }
10.3 正傳動轉矩 " C) o8 t" c8 x$ N' H7 m0 T
* x, U, V! Z) P+ d. j, p將回轉運動轉變?yōu)橹本運動稱正傳動。
7 A8 P& n D( v! I8 p% }, {7 V
/ T0 E$ ~( i( U+ B( o8 w, w% x3 U( eTa=10-3* FaPh/2πη1(N*m)(公式12)
" |2 T9 L0 r+ b; d
8 C( d- G. j/ hTa-加在滾珠絲杠副上的驅動力矩 ( K3 r |8 E- j( Y# o
η1-正傳動效率
- Q. O) j- G& d9 o- Z f) GFa-滾珠絲杠副承受的軸向載荷(N)
1 _" z9 I( d! D4 q: v' g- v
; H4 S8 ?) i/ o/ q9 y10.4 逆?zhèn)鲃愚D矩
) q) Y# e; j! O: k) H- B$ B& q" K0 `6 m
將直線運動轉化為回轉運動稱為逆?zhèn)鲃印?( _! M2 s; o7 x* w# G1 I
% C. z" e* g4 {0 j
Tb=10-3* FaPh*η2/2π(N*m)(公式13) $ `! W) b) W/ r& @' j9 @2 C: A( J
4 U; g8 F' a! f K1 o" o8 C
Tb-加在滾珠絲杠副上防逆轉動的力矩
. q: R" E4 M% \η2-逆?zhèn)鲃拥男?0.90-0.85) ' |5 S; v" @% m$ r. r
3 d9 V9 P. j2 Q: N- A( ^, C
滾珠絲杠副的安裝方式
( S8 W6 f0 X4 K. R/ h' f3 ]- c( Q% ~9 p: S3 ?+ z/ o
安裝方式對滾珠絲杠副承載能力,剛性及最高轉速有很大影響。常見安裝方式有以下四種情況(見圖4)
* U# J" f% d) Z$ S0 H) x, s3 Y7 n/ g' ]7 {9 P
(1)固定-自由;
5 T* `$ S3 U( s4 g(2)支承-游動
$ ~) R" l# {9 X g7 T$ S/ j(3)固定-固定 * A E! k$ a0 Z5 p% ^
8 v1 t5 @/ w/ F: k1 u( L% s, T圖中以左端軸承作軸向定位,各符號的意義見表13 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.jpg file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image019.jpg (2)支承——游動 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.jpg (3)固定——游動 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.jpg (4)固定——固定(圖中設b1≥b2) file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.jpg 1 B. ~/ @) X' Y s: D! A
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