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如何使滚珠丝杠实现长行程和高速运转

如果你需要一个线性运动系统,它可以在很长的距离内高速运动,你首先想到的是什么解决方案?皮带传动?齿轮齿条系统?直线电机?

如果应用需要高推力,皮带传动将不够,如果高定位精度是重要的,齿轮齿条系统。直线电机可以产生很高的力,具有很好的定位精度,但容易受到污染。

很有可能因为速度和长度限制,而没有考虑滚珠丝杠。但在某些应用中,对推力、定位精度或防止污染的要求使滚珠丝杠传动成为最佳选择。但如何解决长度与速度的矛盾呢?

       长度与临界转速:反比关系

临界转速通常是为给定应用选择滚珠丝杠的限制因素。像任何长的圆柱形物体一样,滚珠丝杠也会由于自身的重量而在中间自然下垂。当丝杠转动时,它开始像跳绳一样摆动或弯曲。丝杠开始遇到弯曲振动的速度称为其临界速度。

临界转速的计算考虑了丝杠的直径和长度,以及支撑丝杠的端轴承类型。

图片1.png

    nc = 临界转速

    k = 基于端部支承轴承的系数

    dn = 滚珠丝杠的根部直径

    Lcr = 滚珠丝杠的无支撑长度

在此计算中,长度定义为丝杠的无支撑长度。如果滚珠螺母未预紧,则无支撑长度为端轴承之间的距离。如果滚珠螺母已预紧,则无支撑长度是滚珠螺母和最小刚性轴承支承之间的距离。


 滚珠丝杠端轴承安装方式

滚珠丝杠端轴承安装方式

 

从方程中可以看出,临界转速和无支承长度呈平方反比关系。简单地说,将无支撑长度减半,临界速度增加四倍。因此,减小无支撑长度是提高临界转速最有效的方法。但是,如何在不牺牲行程长度的情况下减少滚珠丝杠的无支撑长度呢?

      长行程与高速运转:两者皆有

滚珠丝杠支架可以解决这一长度速度难题。这些浮动支架(通常用于2、4或6组)位于滚珠螺母的每一侧,并且连接方式允许它们在滚珠螺母的一侧以相等的间距延伸,因为螺母以相反的方向移动,从而按比例减少未支撑的长度。在滚珠螺母移动的方向上,支架堆叠在丝杠端部,以提供对行程最小的干扰。

根据临界转速方程,只需增加一组滚珠丝杠支架(滚珠螺母两侧各有一个支架)即可使丝杠的临界转速翻两番!金属制造和木工加工中的切割、布线和其他操作是滚珠丝杠支架最常见的应用,因为它们在高速长距离移动时需要高推力和良好的定位精度。

重要的是要记住,滚珠丝杠支架需要额外的空间,并相应地计算丝杠的长度,以便达到所需的行程长度。每个滚珠丝杠支架通常会增加3到5英寸的“不可用”长度,因此一套支架会增加6到10英寸的丝杠长度。这也否定了无支撑长度的少量减少,但增加丝杠支撑很少会对最终滚珠丝杠的选择产生不利影响。在某些情况下,使用滚珠丝杠支架可以选择直径较小的滚珠丝杠,并减少对系统其他部件(如联轴器、轴承或电机驱动部件)的要求。

当您的应用需要高推力、高定位精度或污染防护,但长度和速度的限制似乎排除了滚珠丝杠作为合适的解决方案时,请与您易桓企业商谈向组件添加滚珠丝杠支架。我们可以帮助你避免长度和速度的妥协。


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