本帖最后由 鬼魅道长 于 2018-11-29 00:06 编辑
说在前面的话:http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod ... &extra=page%3D3 搞错了,害怕伏枥老师的图例在37楼。
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实例10
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丝杠固定的方式
丝杠传动是实际应用中很常见的一种机构,但其支承应该怎么设计比较合理,是一个容易被新手忽视的问题。
1.
问题描述
做一个新设计,结构如图10-1,请问丝杠如此支承和使用有没有什么问题?
2.
讨论
甲说,从图中可以分辨出,右端用了两个角接触轴承,以承担转动支承及轴向力,而左端看不出有任何支承措施,在询问过
提问者之后也证实右端为自由端;这种支承方式在实际使用中并非罕见,有结构简单,成本低,便于安装维修等优点,但弊端也相当明显。
一般情况下,丝杠传动的支承方式无非如图10-2四种:A、一端固定,一端自由;B、一端固定,一端轴向游动;C、两端预拉;D、两端固定。可以看出此机构是第一种情况,其弊端为不可使用于高精度,高转速环境,且丝杠长径比不可太大,不然另一端会因为重力严重下垂,造成误差。在图中还可看出似乎是打算用丝杠作为导向,使丝母在长键槽里滑动。如果确是这样,建议在旁边增加辅助的光轴及轴套作为导向,丝杠的作用仅仅只是提供推力,会比现在的结构更合理。
乙补充道,因为第一种支撑方式具有这种
悬臂梁的效应,都是在丝杠垂直工作的情况下才会被使用,如图10-3;不然高转速的时候
抖动会很大,影响精度及使用寿命。
丙
觉得上述甲已经讲得很明白,说,图10-1
中的安装方式承载能力小,刚度低,仅适用于低精度,低转速的应用场合,有机会接触连铸机的话,可以留心一下,中间包车的微调装置就是类似结构。
提问者回应说,此结构应用场合要求很低,做过有限元分析,证实能够满足要求;但仍有问题——若应用于高转速高精度,应怎样布置?
甲说,若是高转速场合,应使用图10-2 (C) 表示的
两端预拉的安装方式,可减小重力作用下丝杠自身的下垂量;实验证明,当预紧力大于丝杠最大轴向载荷的1/3时,可使丝杠拉压刚度成倍增加。
丙说,轴承有好几种安装组合方式,所谓DB和DF,
背对背和
面对面;DB组合的优点是轴承作用点的距离较大,这样受力好,刚性就好,但缺点是要求比较高,对所有零件的几何精度要求严格;DF就是比较容易组装的,对几何精度影响较小,缺点是
刚性不如DB;目前市场上很多大轴承厂都有专门的
丝杠
专用轴承,都是配好的一套,买来直接装就好了。
丁补充,说,若是如果使用成对的分离轴承,需要用千分表测量其
内外圈的落差,并将数值接近的放在一起,需要注意的是,预紧力要控制好,不然很容易烧毁轴承。一般经验为不要使丝杠
温升超过5℃。
乙
说,对丝杠进行预拉伸,固然是为了提高丝杠的拉压刚度,但另一个相当重要的原因为,补偿丝杠在工作中因为温升而造成的轴向伸长,使丝杠的轴向游隙接近为零,以确保丝母运动的重复精度(丝母运动的定位精度主要与丝杠本身的精度有关)。
3.
结论
要保证丝杆的精度,良好的
支撑结构和
预紧力的施加都是不可避免的。在横向布置的时候,需要注意由自重带来的
弹性形变,在高速运转时这种形变带来的
离心力也不可忽略。因此,若是高速高精度的场合,必须使用合理的方法来提高丝杠的
拉压刚度,减小变形。
此外,温度的升高也要重视。本次讨论中谈到预拉伸量可做
热膨胀的补偿,但从轴承的角度,预紧力要进行控制,以免由于摩擦力的增大,在高速时被烧坏。由此就必须注重
润滑的供给方式及材质的选择。至于具体应使用脂润滑还是油润滑,则要根据实际的工况来决定。
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