探讨弹性变形在滚珠丝杠副使用中的问题- .pdf

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1、探讨弹性变形在滚珠丝杠副使用中的问题陕西汉江机床有限公司(汉中723003)王建修任选锋李玉英我公司给国内某企业提供的滚珠丝杠副，在承1．试验样品受到轴向工作载荷力后，出现了螺母外径增大现为了真实反映出成型式反向器和固定式反向器象，导致该装置不能正常工作。滚珠丝杠副用户使对螺母弹性变形量大小的影响，在相同规格参数情用情况如图l所示，采用滚珠丝杠l与壳体5固定，况下，选用五副固定式反向器和五副浮动式成型反联接螺母3将滚珠螺母2与导套6固定，滚珠丝杠1旋向器滚珠丝杠副合格品进行试验，分别测量出螺母转使滚珠螺母2带动导套6轴向移动，滚珠螺母2与

2、外径尺寸的变形量。该滚珠丝杠副为单螺母内循环导套6配合处壁较薄，导向键4导向，壳体5与导套6结构，规格为GQ80mmX12mm，螺母外圆尺寸为滑动配合，最大轴向工作载荷60kN。100g．o2mm，钢球直径7．144ram，接触角45。，承载钢球210粒，最大轴向力60kN。2．试验方法在试验前，固定螺母并限制丝杠转动，测出螺母外圆上三个不同点的原始外径尺寸，然后给丝杠施加不同轴向载荷，分别测量螺母在不同轴向力作用下，螺母外圆尺寸随弹性变形量的变化值(注：图1滚珠丝杠副使用安装图施力杆与丝杠刚性接触)，表l、表2是试验产品的1．滚珠丝杠2

3、．滚珠螺母3l耳关接螺母典型试验数据。4．导向键5．壳体6．导套表1固定式反向器滚珠丝杠副螺母外径变化值滚珠丝杠副在承受到一定轴向工作载荷后，在轴向力螺母螺纹端螺母中部螺母尾部滚珠与螺纹滚道面接触点处，会产生一定的弹性变，kN外圆尺寸／mm外圆尺寸／mm外圆尺寸，mm形量，特别是壁较薄的螺母，外径尺寸随着弹性接0l00。100。100一。17．5100l00。。100触变形量大小改变而变化。对于内循环滚珠丝杠副35100西10081008而言，浮动式反向器与螺母反向器安装孔有一定的60100100100间隙，固定式反向器与螺母反向器孔过盈

4、配合，导弹性变0．0440．0430．041致固定式反向器与浮动式反向器在相同轴向载荷形量／mm表2浮动式反向器滚珠丝杠副螺母外径变化值下，螺母外径弹性变形量大小有所不同。以前在滚轴向力螺母螺纹端螺母中部螺母尾部珠丝杠副的使用过程中，没有用户反映由于弹性接／kN外圆尺寸／mm外圆尺寸，mm外圆尺寸／mm触变形而导致设备不能正常工作的情况，本文通过0100。l00。100一。17．5100100。．l00一。对采用固定式反向器与浮动式反向器的滚珠丝杠副35100一1008。。西100。。进行轴向加载试验，测量出滚珠与滚道处弹性变形60100

5、100100对螺母外径尺寸变化量，该试验间接反映出丝杠的弹性变0．0560．0530．O5接触刚度问题。形量／mm争磊触工453．试验数据分析通过上述计算，该滚珠丝杠副在不同轴向载荷对上述试验数据进行整理分析，固定式反向器下，实际弹性变形量的大小如表3所示。滚珠丝杠副螺母外径尺寸的弹性变形量在0．042mm表3轴向力与实际弹性变形量的关系F／kN17．5356080l00左右，浮动式反向器结构螺母外径尺寸弹性变形量△uTTI9．84l56222．3727．131．45在0．053mm左右。6／um25．8434．142．347．46519

6、本试验近似认为滚珠丝杠副在理想受力条件y(6／6)2．632．18l_891．751．65下，理沦接触角，’45。，轴向弹性变形量与径向弹其中，F为轴向载荷；为理论轴向弹性位移性变形量相同，根据单螺母滚珠丝杠副在承受轴向量；为实际弹性接触变形量；y为精度系数。工作载荷后，轴向弹性变形量的计算方法，该滚珠通过对试验结果和理论计算数据进行分析、比丝杠副钢球db=7．144mm，滚道圆弧R=3．965mm，较，螺母采用过盈配合的固定式反向器实际变形量适应k~-2R／d=1．11，则螺母理论轴向弹性位移量与理论计算结果一致，且固定式反向器比浮动式

7、反为向器螺母外径弹性变形量小。同时，滚珠丝杠副的弹性变形量与精度等级直接相关，精度等级越高，轰旷各项误差越小，钢球承载越均匀，弹性变形量越厂—丁一小。在实际使用工况中，受各种误差因素的影响，=9．933×{／————一×10滚珠丝杠副在承受轴向载荷下，实际弹性变形量大V210‘×7．144在实际制造过程中，由于存在丝杠和螺母导程于理想状态下的变形量，施加的轴向力越大，实际误差、滚道型面误差、螺旋升角误差、中径平行度弹性变形量与理想状态下的变形量误差越小。误差、反向器孔与滚道中心对称误差及钢球直径误4．结语差等因素的影响，根据实际使用工况，

8、可分别计算在与用户沟通过程中，了解到该装置设计的导出螺母在承受不同轴向载荷下的实际轴向弹性变形套与体壳最大间隙在0．046mm，若使用的滚珠丝杠量。试验滚珠丝杠副精度等级为P4级，单个导程精副