滾珠絲杠的螺旋傳動(dòng)特點(diǎn)

滾珠絲杠由于具有高效率、高精度、高剛度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航天、航空、核工業(yè)等領(lǐng)域。精密滾珠絲杠副是發(fā)展數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件，讓我們了解下滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)與滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)、靜壓螺旋傳動(dòng)相比，具有以下特點(diǎn)：

（1）傳動(dòng)效率高

對(duì)于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，在定期潤(rùn)滑的條件下，絲杠與青銅（或鑄鐵）螺母間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)f在0.06~0.15之間，摩擦阻力大，傳遞效率低（一般低于40%)。然而，滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的摩擦系數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，一般為0.0025~~0.0035。顯然，其傳動(dòng)摩擦阻力大大減??；傳動(dòng)效率得到很大提高。當(dāng)摩擦系數(shù)u=0.003、螺旋升角入=2 d時(shí)，傳動(dòng)效率可達(dá)90%以上：當(dāng)螺旋升角入=3 d時(shí)，傳動(dòng)效率可升至95%以上;當(dāng)入再度增大時(shí)，傳動(dòng)效率的理論值可高達(dá)98%，但其增加的速度緩慢了7。這些效率的數(shù)值，相當(dāng)于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的2~4倍。這樣，滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，就能以較小的動(dòng)力推動(dòng)較大的負(fù)荷，而功率消耗只有滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的1/4~1/2，不僅能大大減輕操縱者的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且對(duì)機(jī)械小型化、啟動(dòng)后的顫動(dòng)和滯后時(shí)間的減少，以及節(jié)省能源等方面，都具有重要意義。

（2）傳動(dòng)的可逆性

滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)不僅正傳動(dòng)效率（簡(jiǎn)稱正效率）高，而且逆?zhèn)鲃?dòng)效率（簡(jiǎn)稱逆效率)也幾乎同樣高達(dá)98%。它既可把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)（簡(jiǎn)稱正傳動(dòng)），又可把直線運(yùn)動(dòng)變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)〈簡(jiǎn)稱逆?zhèn)鲃?dòng))。因此，與滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)相比，突出的不同點(diǎn)是傳動(dòng)具有可逆性。滾珠螺旋傳動(dòng)的正傳動(dòng)與逆?zhèn)鲃?dòng)關(guān)系。

當(dāng)然，滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)的逆?zhèn)鲃?dòng)效率高，一方面固然帶來(lái)了逆?zhèn)鲃?dòng)的好處，但另一方面卻不如滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)那樣具有白鎖能力。在某些機(jī)構(gòu)中，特別是垂直升降機(jī)構(gòu)中使用滾珠螺旋傳動(dòng)時(shí)，必須設(shè)置防逆轉(zhuǎn)裝置。因此，與滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)相比，帶來(lái)了機(jī)構(gòu)比較龐雜的缺點(diǎn)。但與靜壓螺旋傳動(dòng)相比，機(jī)構(gòu)仍屬簡(jiǎn)單緊湊，也易于維修。

（3）同步性能好

由于滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)的滾動(dòng)摩擦特性，摩擦阻力幾乎與運(yùn)轉(zhuǎn)速度無(wú)關(guān)，靜摩擦力矩接近相等，因此，運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)，低速下運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)爬行。這不但縮短了啟動(dòng)的時(shí)間,

消除了在滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)中那種滑移現(xiàn)象，而且大大提高了傳動(dòng)的靈敏度和準(zhǔn)確度，具有持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行的特點(diǎn)。如果用兒套同樣的滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)兒個(gè)相同的部件或者裝置時(shí)，包括啟動(dòng)的同時(shí)性、運(yùn)行中的速度和位移等，都具有準(zhǔn)確的一致性，這就是所說(shuō)的同步性。這種技術(shù)特性已成功地應(yīng)用到各種具有同步要求的機(jī)構(gòu)中。

（4）傳動(dòng)精度高

傳動(dòng)精度主要是指進(jìn)給精度和軸向定位精度。經(jīng)過(guò)淬硬和精磨螺紋滾道后的滾珠螺旋副，本身就具有較高的進(jìn)給精度。高精度滾珠螺旋副，導(dǎo)程累積誤差可達(dá)5 m/300mm以上。當(dāng)采用預(yù)緊螺母時(shí)，則能完全消除軸向間隙。如果預(yù)緊力適當(dāng)（即最佳預(yù)緊力），在不增加驅(qū)動(dòng)力矩和基本不降低傳動(dòng)效率的前提下，能提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和定位精度;在帶有反饋系統(tǒng)的滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)中，通過(guò)機(jī)電補(bǔ)償伺服系統(tǒng)，能夠獲得較高的重復(fù)定位精度。由于滾珠螺旋傳動(dòng)的摩擦小，工作時(shí)本身幾乎沒(méi)有溫度變化，

因此不但進(jìn)給速度穩(wěn)定，而且絲杠尺寸也非常穩(wěn)定，這就是具有很高定位精度和重復(fù)定位精度的重要原因。滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)之所以能在高精度的數(shù)控機(jī)床、多工序自動(dòng)數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床和精密測(cè)量?jī)x器中獲得廣泛應(yīng)用，特別是成了要求靈敏而精確配合的伺服系統(tǒng)所不可缺少的配套元件，其重要原因是因其傳動(dòng)精度高。

（5）使用壽命長(zhǎng)

滾珠螺旋副的絲杠、螺母和滾珠都經(jīng)過(guò)淬硬，而且滾動(dòng)摩擦產(chǎn)生的磨損極小，故螺旋副經(jīng)長(zhǎng)期使用仍能保持其精度，工作壽命很長(zhǎng),這是滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)副無(wú)法比擬的。一般來(lái)說(shuō)，滾珠螺旋副的壽命比滑動(dòng)螺旋副高5~6倍，而在某些使用場(chǎng)合下可高達(dá)10倍左右。使用壽命長(zhǎng)這一優(yōu)點(diǎn)，可相對(duì)地彌補(bǔ)滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)制造成本較高的不足。