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精机产品・技术报告:滚珠丝杠的偏转及安装误差

图1 带耳轴的螺母

和滚动轴承相比,因为滚珠丝杠有更多列的钢球,螺母和轴相对偏转时螺母内会产生不均一的载荷分布,引起过大摩擦力矩和振动的同时也会产生早期磨损及剥落。

(1)径向载荷、偏转力矩负载的影响
滚珠丝杠在结构上主要承受轴向力,所以为了避免诸如径向力和偏转力矩载荷直接作用在滚珠丝杠上,通过导向装置来支撑,或如图1所示在螺母上设计耳轴,同时需要注意不要产生偏转。

(2)安装误差的影响
滚珠丝杠安装精度差时,螺母与丝杠轴便会产生偏转,也会产生较大的径向载荷和偏转力矩载荷。因此在安装滚珠丝杠时,为了保证螺母座与支撑轴承座同心,需要利用基准棒。

那么,为了探究安装误差对滚珠丝杠的影响,考虑一下图2的滚珠丝杠系统。在这个模型中,滚珠丝杠一端固定一端自由,螺母由刚度无限大的引导装置支撑。这时丝杠轴的径向刚度 与到固定端距离的3次方成反比,而自由端的刚度非常小。因此即使螺母和丝杠轴存在偏心,丝杠轴的应力几乎会被全部吸收,螺母和丝杠轴之间产生的径向力会变得极小。相对的,因为固定端的径向刚度很大,丝杠轴的应力无法吸收偏心,螺母和丝杠轴之间会产生很大的径向力。
在这个模型中,展示丝杠轴自身的径向刚度影响,同时也适用于支撑轴承和引导系统。

因此,螺母和丝杠轴之间相对的偏转量并不完全是安装误差,由螺母、丝杠轴之间的相互支撑刚度与滚珠丝杠的刚度的关系决定,一般比安装误差小。另外,从这个例子公海赌赌船jcjc710也可以了解到,需要严格控制在支撑刚度最强部位附近的安装误差。
安装误差的容许值随着支撑系统的刚度和滚珠丝杠规格或要求性能而变化,所以很难表示一般的容许值。但是,考虑上述关系,精密级时,大致按以下规格值数值管理:

倾斜误差1/2,000(目标1/5,000)以下
偏心误差20μm以下

图2 滚珠丝杠系模型

如果了解了支撑系统的刚度,径向载荷、偏转力矩载荷和安装误差对滚珠丝杠的影响可以通过力学关系,推算出各个钢球的载荷分布。
(2)中记载了计算公式。