当前位置:首页 > 资讯中心 > 滚珠丝杠常见问题 >

滚珠丝杠常见问题

影响滚珠丝杠副传动效率的主要因素
作者:山东理工精密机械有限公司 时间:2022-03-16 08:20:15 来源:原创

影响滚珠丝杠副传动效率的主要因素

传动效率与滚珠丝杠副的摩擦力矩、磨损及精度保持性存在密切联系。滚珠丝杠副的传动效率越高,代表传动过程中产生的摩擦力矩和摩擦热越小,由摩擦力矩导致的磨损越小,精度保持性越高。

1、关于滚珠丝杠副传动效率影响因素通过试验得到了不同预紧力下滚珠丝杠副的静态摩擦因数约为0.003的结论,通过试验发现不同负载下滚珠丝杠副的摩擦因数的变化为0.0032~0.0045,负载和转速对滚珠丝杠副的摩擦因数的影响情况。

通过试验发现影响传动效率的主要因素为负载、转速及润滑黏度,①负载、转速和润滑黏度对传动效率均有影响;②随着负载的增加,传动效率上升;同一负载下,随着转速的增加,传动效率出现先上升后下降的趋势;润滑剂黏度越高,传动效率随转速变化的曲线越陡,整体传动效率越低;使用高黏度润滑脂的传动效率更低,在低速时随转速增加,传动效率“先上升后下降”的现象更明显;③随着负载增加,不同转速下的传动效率差异逐渐减小;随着转速增加,不同负载下的传动效率差异逐渐增大。

2 传动效率影响因素分析

传动效率的计算公式为

式中,Fa是滚珠丝杠副负载(N),L是滚珠丝杠副导程(mm),McMf分别为承载力矩和摩擦力矩(N·m),f是当量摩擦因数,表示滚珠丝杠副接触面上各种摩擦合成的摩擦力与接触载荷的比值,rm是丝杠名义半径(mm),rb是滚珠半径(mm),α0是初始接触角(°)。

通过式(1)可知,传动效率为负载和输入力矩的比值和导程L2π之比的乘积,而输入力矩由承载力矩Mc与摩擦力矩Mf组成,其中承载力矩Mc是有效力矩,与负载直接联系,而摩擦力矩Mf是能量损耗的来源,因此摩擦力矩影响因素即为传动效率影响因素,且这些因素是通过影响当量摩擦因数f进而影响到摩擦力矩Mf

1为stribeck曲线,可以表示滚珠丝杠副接触面当量摩擦因数的变化情况。可以看出,滚珠丝杠副的当量摩擦因数随着润滑系数的变化而变化,而stribeck润滑系数是由负载对应应力P、速度V及润滑黏度m组成,因此认为负载、转速及润滑黏度是滚珠丝杠副传动效率的主要影响因素。

1  stribeck曲线示意

2.1 负载

负载影响滚珠丝杠副接触面的当量摩擦因数。如图2所示,当螺母承受负载时,螺母的轴向载荷由螺母内各滚珠受到的接触载荷轴向分量之和来平衡,假设各滚珠受载均匀,可得到如下关系式

式中,N是一个螺母内承受载荷的滚珠数量,Q是滚珠与滚道接触产生的法向接触载荷(N), ϕ是螺旋角(°)。为简化计算,通常将接触角α近似为初始接触角,因此,在不同负载下各滚珠受到的法向接触载荷Q不同,则接触面的应力P发生变化。因此负载是通过影响接触面法向应力来改变当量摩擦因数的。

滚珠丝杠副受力示意

2.2 转速

随着转速n的变化,滚珠与滚道接触点处的速度也会发生变化,进而改变滚珠丝杠副摩擦因数。滚珠接触点处既存在滚动又存在滑动,因实际使用时通常添加润滑剂以保持传动精度,滚珠与滚道之间的相对滑动能使润滑剂在接触面上形成润滑油膜。

由图1可以看出,随着速度V的增加,摩擦因数具有先下降后上升的趋势,这是因为在更高转速下形成的润滑油膜厚度更大,润滑油膜厚度的增加使膜厚比发生变化,进而使接触面润滑状态发生变化,变化情况如图3所示。随着转速的增加,润滑状态的变化过程为:边界润滑→混合润滑→弹流润滑。这样接触面上摩擦情况的变化过程为:接触体直接接触产生的滑动摩擦→部分滑动摩擦部分润滑粘滞摩擦→润滑粘滞摩擦。

3 润滑状态示意

2.3 润滑黏度

以润滑脂为例进行分析,通常利用润滑脂基础油的黏度μ来计算分析接触面的润滑状态:黏度μ不同,接触面上油膜厚度、膜厚比和润滑剂产生的摩擦力均不同。因此,黏度影响到当量摩擦因数。

润滑黏度μ越高,在相同负载下更容易形成润滑油膜,因此能够在更低转速下进入良好的润滑状态,但产生的粘滞摩擦力更高。

留言类型
姓名
电话
E-mail
标题
内容
 
相关产品:
精密滚珠丝杠副制造价格

精密滚珠丝杠副制造价格

不锈钢滚珠丝杠生产厂家

不锈钢滚珠丝杠生产厂家

精密滚珠丝杠加工

精密滚珠丝杠加工

精密滚珠丝杠

精密滚珠丝杠

理工精密首页 理工精密产品 AGV顶升模块 关于理工精密 资讯中心 荣誉资质 合作案例 资料下载 联系理工精密
电话
0537-2108155 13165479300
邮箱
sdlgjmjx@163.com
地址
山东省济宁市太白湖新区济宁大道37号山东理工职业学院内
技术
鲁ICP备17005826号-1  

在线咨询