滚珠丝杠副.docx

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滚珠丝杠副

目录

滚珠丝杠副2

浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副2

滚珠丝杠副的主要尺寸参数3

滚珠丝杠副的精度等级及标注方法3

滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧4

轴承的组合安装支承示例7

（1）简易单推-单推式支承7

（2）双推-简支支承方式8

（3）双推-自由式支承8

滚珠丝杠副制动装置与润滑8

滚珠丝杠副的选择方法10

滚珠丝杠副

滚珠丝杠螺母机构由反向器（滚珠循环反向装置）l、螺母2、丝杠3和滚珠4等四部分组成。

滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比，滚珠丝杠副除上述优点外，还具有轴向刚度高（即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙）、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。

但由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动措施。

浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副

浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副（如下图所示）的结构特点是反向器l上的安装孔有0.01~0.015mm的配合间隙，反向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，借助拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内的滚珠与丝杠3表面保持一定的压力，从而使槽内滚珠代替了定位键而对反向器起到自定位作用。

这种反向器的优点是：

在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系统。

1-反向器；2-弹簧套；3-丝杠；4-碟簧片

外循环——外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。

从结构上看，外循环有以下三种形式：

（1）螺旋槽式：

（2）插管式：

（3）端盖式：

滚珠丝杠副的主要尺寸参数

d0——公称直径:

它指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。

它是滚珠丝杠副的特征（或名义）尺寸。

Ph（或螺距t）——基本导程：

它指丝杠相对于螺母旋转6.28弧度时，螺母上基准点的轴向位移。

行程：

它指丝杠相对于螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。

此外还有丝杠螺纹大径d1、丝杠螺纹底径d2、滚珠直径DW、螺母螺纹底径D2、螺母螺纹内径D3、丝杠螺纹全长等。

滚珠丝杠副的精度等级及标注方法

（1）精度等级：

根据GB/T17587.3-1998（与ISO3408-3：

1992同）标准，将滚珠丝杠副的精度分成为1、2、3、4、5、7、10共七个等级，最高级为1级，最低级为10级。

按实际使用要求，在每一精度等级内指定了导程精度的验收检验项目，未指定的检验项目其导程误差不得低于下一级精度的规定值。

（2）标注方法：

GB/T17587.1-1998规定滚珠丝杠的标识符号应按下图给定顺序排列的内容标注。

新标准标识符号

尺寸系列，国际标准化组织（ISO／DIS3408-2-1991）和GB/T17587.2-1998中规定：

公称直径（mm）：

6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，160及200。

公称基本导程（mm）：

1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40。

尽可能优先选用：

2.5，5，10，20及40。

滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧

（1）双螺母螺纹预紧调整式

如下图所示，其中，螺母3的外端有凸缘，而螺母4的外端虽无凸缘，但制有螺纹，并通过两个圆螺母固定。

调整时旋转圆螺母2消除轴向间隙并产生一定的预紧力，然后用锁紧螺母1锁紧。

预紧后两个螺母中的滚珠相向受力（如图b所示），从而消除轴向间隙。

其特点是结构简单、刚性好、预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。

1-锁紧螺母；2-调整螺母；3、4-滚珠螺母

（2）双螺母齿差预紧调整式

如下图所示的丝杠4两端的两个螺母分别制有圆柱齿轮的螺母3，两者齿数相差一个齿，通过两端的两个内齿轮2与上述圆柱齿轮相啮合，并用螺钉和定位销固定在套筒1上。

调整时先取下两端的内齿轮2，当两个滚珠螺母相对于套筒同一方向转动同一个齿后固定，则一个滚珠螺母相对于另一个滚珠螺母产生相对角位移，使两个滚珠螺母产生相对移动，从而消除间隙并产生一定的预紧力。

其特点是可实现定量调整，即可进行精密微调（如0.002mm），使用中调整较方便。

1-套筒；2-内齿轮；3-螺母；4-丝杠

（3）双螺母垫片调整预紧式

如下图所示，调整垫片l的厚度，可使两螺母2产生相对位移，以达到消除间隙、产生预紧拉力之目的。

其特点是结构简单、刚度高、预紧可靠，但使用中调整不方便。

双螺母垫片预紧式

1-垫片；2-螺母

（4）弹簧式自动调整预紧式

如下图所示，双螺母中，一个活动，另一个固定，用弹簧使其间始终具有产生轴向位移的推动力，从而获得预紧力。

其特点是能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂、轴向刚度低，适用于轻载场合。

弹簧自动调整预紧式

（5）单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式

图为单螺母变位导程自预紧方式。

它是在滚珠螺母体内的两列循环滚珠链之间，使内螺纹滚道在轴向制作一个∆Ph的导程突变量，从而使两列滚珠产生轴向错位而实现预紧，预紧力的大小取决于∆Ph和单列滚珠的径向间隙。

其特点是结构简单紧凑，但使用中不能调整，且制造困难。

典型支承方式

1）单推-单推式

如下图所示，推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力。

其特点是轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大，但轴承寿命比双推-双推式低。

单推-单推式

2）双推-双推式

如下图所示，两端分别安装推力轴承与深沟球轴承的组合，并施加预紧力，其轴向刚度最高。

该方式适合于高刚度、高转速、高精度的精密丝杠传动系统。

但随温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不对称。

双推-双推式

3）双推-自由式

如下图所示，一端安装推力轴承与圆柱滚子轴承的组合，另一端悬空呈自由状态，故轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装的丝杠传动系统。

双推-自由式

轴承的组合安装支承示例

（1）简易单推-单推式支承

（2）双推-简支支承方式

（3）双推-自由式支承

滚珠丝杠副制动装置与润滑

因滚珠丝杠传动效率高，无自锁作用，故在垂直安装状态，必须设置防止因驱动力中断而发生逆传动的自锁、制动或重力平衡装置。

常用的制动装置有体积小、重量轻、易于安装的超越离合器。

选购滚珠丝杠副时可同时选购相应的超越离合器（如下图所示）。

超越离合器

1-外圈；2-行星轮；3-滚柱：

4-活销；5-弹簧

（1）单推-单推式支承的简易制动装置

当主轴7作上、下进给运动时，电磁线圈2通电并吸引铁心1，从而打开摩擦离合器4，此时电动机5通过减速齿轮、滚珠丝杠副6带动运动部件（主轴头）7作垂直上下运动。

当电动机断电时，电磁线圈2也同时断电，在弹簧3的作用下摩擦离合器4压紧制动轮，使滚珠丝杠不能自由转动，从而防止运动部件因自重而下降。

1-铁心；2-电磁线圈；3-弹簧；4-摩擦离合器；

5-电动机；6-滚珠丝杠副；7-主轴头

（2）滚珠丝杠副的密封与润滑

滚珠丝杠副可用防尘密封圈或防护套密封来防止灰尘及杂质进入滚珠丝杠副，使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率，从而维持其传动精度，延长其使用寿命。

密封圈有接触式和非接触式两种，将其装在滚珠螺母的两端即可。

非接触式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其内孔螺纹表面与丝杠螺纹之间略有间隙，故又称迷宫式密封圈。

接触式密封圈用具有弹性的耐油橡胶或尼龙等材料制成，因此有接触压力并产生一定的摩擦力矩，但其防尘效果好。

常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两类。

润滑脂一般在装配时放进滚珠螺母滚道内定期润滑，而使用润滑油时应注意经常通过注油孔注油。

防护套的形式

有折叠式密封套、伸缩套管和伸缩挡板。

下图为防护套示例。

1-螺旋弹簧钢带式伸缩套管；2-波纹管密封套

滚珠丝杠副的选择方法

根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构形式。

例如，当允许有间隙存在时（如垂直运动），可选用具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副；当必须有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构；当具备良好的防尘条件，且只需在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构。

（1）滚珠丝杠副结构尺寸的选择

选用滚珠丝杠副时通常主要选择丝杠的公称直径d0和基本导程。

公称直径d0应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择。

螺纹长度在允许的情况下要尽量短，一般取d0小于30为宜；基本导程Ph（或螺距t）应按承载能力、传动精度及传动速度选取，导程大承载能力也大，导程小传动精度较高。

要求传动速度快时，可选用大导程滚珠丝杠副。

（2）滚珠丝杠副的选择步骤

在选用滚珠丝杠副时，必须知道实际的工作条件：

最大的工作载荷Fmax（或平均工作载荷Fcp）（N）作用下的使用寿命T（h）、丝杠的工作长度（或螺母的有效行程）（mm）、丝杠的转速n（或平均转速ncp）（r／min）、滚道的硬度HRC及丝杠的工况，然后按下列步骤进行选择。

1）承载能力选择:

2）压杆稳定性核算式

3）刚度的验算

滚珠丝杠在轴向力的作用下，将产生伸长或缩短，在扭矩的作用下,将产生扭转而影响丝杠导程的变化，从而影响传动精度及定位精度，故应验算满载时的变形量。