運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)滾珠絲杠的影響

滾珠絲杠副的軸向剛度為與滾珠絲杠副相關(guān)聯(lián)的零部件剛度的串聯(lián)總和。其中以絲杠、螺母組件和支承軸承的軸向剛度影響最大，其他零部件的影響較小，可忽略不計(jì)。只有深入的了解各個(gè)組件的的影響軸向剛度的因素，才能比較合理地建立求解滾珠絲杠副軸向接觸變形、軸向剛度的模型。滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，結(jié)構(gòu)參數(shù)眾多，且各個(gè)參數(shù)之間存在相互關(guān)聯(lián)。每個(gè)參數(shù)的選取都會(huì)對(duì)滾珠絲杠副的定位精度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響絲杠副的軸向剮度。本文重點(diǎn)討論接觸角、間隙、螺旋升角、絲杠副直徑和滾珠直徑對(duì)絲杠副軸向剛度的影響。

隨著高速機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展，具有高精度，高速度、高加速度、高負(fù)荷的滾珠絲杠副在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但高速重載工況的實(shí)現(xiàn)過(guò)程會(huì)面臨很多新的問(wèn)題。

理論上來(lái)說(shuō)，滾珠絲杠的線速度可以簡(jiǎn)單地通過(guò)提高轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，但是，提高絲杠的轉(zhuǎn)速也同樣存在很多問(wèn)題，一是不能超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，影響滾珠絲杠副的穩(wěn)定性；二是高速重載工況條件下的滾珠絲杠副的運(yùn)動(dòng)機(jī)理、變形特征、磨損機(jī)理不同于傳統(tǒng)工況，ＤＮ值較大，離心力作用非常明顯，具體的反應(yīng)出來(lái)就是剛性差，噪聲超標(biāo)，摩擦力加大，性能一致性差，疲勞損傷加快，絲杠的壽命大大下降。

而且，滾珠絲杠副中存在間隙，間隙在高速度和高加速度工況下對(duì)滾珠絲杠副的傳動(dòng)性能的影響更是不可小視，特別是其帶來(lái)的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)更值得關(guān)注。由于問(wèn)隙的存在，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)副元素會(huì)產(chǎn)生失去接觸的現(xiàn)象，待再恢復(fù)接觸時(shí)會(huì)發(fā)生碰撞，引起劇烈的振動(dòng)。碰撞時(shí)加速度、運(yùn)動(dòng)副反力的幅值可能達(dá)到零間隙的幾倍甚至十幾倍。在高速機(jī)械中，運(yùn)動(dòng)副中的間隙對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生很大的影響，可以產(chǎn)生劇烈的噪聲和磨損，造成絲杠副的剛度嚴(yán)重下降。

速度的增大和能實(shí)現(xiàn)頻繁精密的換向本來(lái)是滾珠絲杠副的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)速度和加速度達(dá)到一定的程度時(shí)，會(huì)引起滾珠絲杠副的劇烈振動(dòng)，使整個(gè)滾珠絲杠副系統(tǒng)的剛度下降。