行星滾柱絲杠電動缸的特點(diǎn)及(jí)將來發展方向
時間:2021/10/28 14:58:34 瀏覽:
行(háng)星滾柱絲(sī)杠電動缸作為一種機(jī)電作動係統(tǒng)執行機構,與傳統液壓傳動裝置相比,避免了“跑、冒、滴、漏”等缺點,具備(bèi)“大推力、高精度、高頻響、高效率、長壽命、免維護”等(děng)優點,在一定(dìng)的推力和速度範圍(wéi),成(chéng)為液壓傳動裝置的理想替代產品。
常見的螺旋絲杠傳動形式主要有梯形螺紋絲杠(gàng)傳動、滾珠絲杠傳動和行星滾柱(zhù)絲杠傳動3種。
梯形螺紋絲杠的螺旋形式是一(yī)種普通的等腰梯形,傳動時存(cún)在(zài)表麵滑動摩擦,連續工作(zuò)發熱(rè)嚴重。此外,傳動效率(lǜ)也較低,一般適用於大負(fù)載但工作轉度和工(gōng)作(zuò)製要求很低的應(yīng)用場合。
滾珠絲杠(gàng)利用滾珠鏈在絲杠軸(zhóu)與螺母之間(jiān)做滾動運動,將旋轉運動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動,由於滾珠不斷在兩個負載承載麵之間循環,存在相互(hù)碰撞及末端急劇轉向,導致(zhì)高轉速條件(jiàn)下絲杠(gàng)傳動效率降低(dī)、噪聲大,一般(bān)隻適用於中等性能要求的應用場合。
行星滾柱絲杠以絲杠旋轉作為驅動,通過絲杠與滾柱(zhù)之間的螺旋運動,由滾柱帶動螺母做直線運動。行星滾柱絲杠主要由絲杠、螺母和滾柱組成,絲杠(gàng)和螺母為多頭螺紋,行星滾柱一般為單頭(tóu)螺紋,滾柱兩端設置了螺紋齒,與內齒圈螺紋齧合,其傳動原理與(yǔ)行星輪係相似,絲杠類似太陽輪,滾柱作為行星輪,螺母作為齒圈,當絲杠旋轉(zhuǎn)時,滾柱圍繞絲杠(gàng)作行(háng)星運動,同時通過螺旋傳動原理將(jiāng)絲(sī)杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉化為螺母直線往複運動。
行星(xīng)滾柱絲杠機構綜合了(le)行星輪係、滾(gǔn)珠絲杠、滾針軸承的運動特(tè)點,通過在(zài)絲杠周圍設置若幹行星螺紋滾柱,可大(dà)幅(fú)增加傳動過(guò)程中絲杠副的受力接(jiē)觸麵(miàn)積,使機構可以承受更大的載荷和衝擊,可靠性高,行星滾柱絲杠傳動非常適合用於高速重載工作的應(yīng)用場(chǎng)合。
行星滾(gǔn)柱絲杠電動缸是將可調(diào)速電機(如(rú)AC伺服電動機、步進電動機和DC電動機)與行星滾柱絲杠傳(chuán)動集成設計的模塊化(huà)產品,將電機的旋轉運動轉換成直線運動,通過控(kòng)製可調速(sù)電機(jī)可方便地實(shí)現電動缸的精(jīng)確速度、位置和力控製。采用行星滾柱絲杠副進行傳動,還具備以下特點:
1) 高承載。采(cǎi)用行星滾柱絲杠是線接觸,接觸麵的(de)增加使承載能力和剛性大大提(tí)高。每個滾柱(zhù)的(de)每條螺旋線都同(tóng)時與配(pèi)合部件受力接觸,同時承受負載。這種設計保證負載(zǎi)分散在更多的接(jiē)觸點上,降低每個接觸點上的最大壓(yā)力。
2)耐衝擊。承受衝擊載荷能力很強,工作可靠。
3)體積小。相同載荷情況下,行(háng)星滾柱絲杠體積比滾(gǔn)珠絲杠小1/3的空間。
4)高速度。因為不像滾珠絲杠(gàng)那樣(yàng),鋼球需要(yào)反複加載、 卸載(zǎi), 還需要在滾珠循環通道兩端急劇轉向,所以行星滾柱絲杠轉速可達6 000 r/min,最高線速度可達(dá)2 000 mm/s,最大加速度可達3g。
5) 噪(zào)聲低。滾(gǔn)珠絲杠機(jī)構的噪聲來源於滾(gǔn)珠在循環(huán)通道中的相互(hù)碰撞(zhuàng)和急速轉向,而行星滾柱絲杠的噪聲(shēng)來源於滾柱兩端正時齒輪機構的齧合,其頻率更高,而且(qiě)不會(huì)隨(suí)絲杠轉速升高呈指數級增加。因(yīn)此,滾柱絲杠比滾珠絲杠的噪聲更低。
6)高精度。絲杠軸是小導程角的非圓弧螺紋,有利於達到較高(gāo)的導程精度,可實現精密微進給。
7) 長壽命。行星滾柱絲杠能承受的靜載(zǎi)為滾珠絲杠的3倍,壽命是滾珠絲杠的15倍。
8) 易安裝(zhuāng)維護。電動缸中(zhōng)一體化螺母組件很容易從絲杠軸分離,滾動體及相關零件不會散落,便(biàn)於安(ān)裝與維修(xiū)。
9) 環境適(shì)應(yīng)。電動缸對(duì)惡劣的環(huán)境(低溫(wēn)、粉塵、化學沉積和無潤滑等)的適(shì)應能力較強。
目前,行星滾柱絲杠電動缸的發(fā)展方向主要集中在以下幾點:
1) 長行程。目前行星滾柱絲杠電動缸(gāng)行程受限於傳(chuán)動技術和製造工藝等方麵的製約,行(háng)程無法滿足一些大型設備工作行程的要求,因此急需在此方麵進行(háng)突破。
2) 大承載。重型工業設備及(jí)大型軍事設備要求承載能力很高,目前(qián)電動缸最大(dà)承載不能滿足實際需(xū)求。需要進一步發展螺旋絲杠傳動結構和(hé)材料工藝,提高電動缸的承載能力。
3)高轉速。受限(xiàn)於驅動電機、傳動(dòng)機(jī)構及行星滾柱絲杠製造精度的(de)限製,目前電動缸速度有限。隨著相關技術發展,行星滾(gǔn)柱絲(sī)杠電動缸將能夠實現更高(gāo)轉速運行。
4)高精度。目前采用滾柱絲杠傳動(dòng)的伺服電(diàn)動缸,通過伺服控製可(kě)以實現0.01 mm左右的精確定位,實現更高定位精確還比較困難。必須不斷發展伺服控製技術和改進傳動結構,以期滿足(zú)更高精度設備需(xū)求。
5) 集成一體(tǐ)化。當前已有部分電動缸產品實現驅動(dòng)電(diàn)機與傳動部件一體化(huà)集成(chéng)設計,但規格型號比較有限,需要進一步發展集成化技術,減(jiǎn)少外形尺寸(cùn)及安裝空間需求,以更好地滿足設(shè)備的需求。
