如果你需要驅(qū)動(dòng)500kN的軸向載荷，1500mm的行程，你是使用滾柱絲桿還是滾珠絲桿?
如果你本能地說滾柱絲桿，你可能不熟悉作為一種經(jīng)濟(jì)簡單選擇的高容量滾珠絲杠。
在尺寸受約束的條件下，滾柱絲桿已被推廣為唯一的技術(shù)選擇來應(yīng)對(duì)大載荷。
但實(shí)際上，技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)使特殊的滾珠絲桿成為高負(fù)載應(yīng)用的候選方案。重要的是在同等的性能下，一個(gè)高負(fù)載滾珠絲杠通常是滾柱絲桿少一半的成本。
有何不同
滾珠絲杠由一個(gè)帶螺紋的金屬軸和一個(gè)螺母組成，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母沿著軸移動(dòng)。
根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用，螺母連接到工作臺(tái)、機(jī)械臂或其他負(fù)載上。螺母內(nèi)循環(huán)的鋼球與螺紋接觸并提供承載。組件之間的摩擦系數(shù)非常低，這通?？梢蕴岣呦到y(tǒng)效率到90%以上。
因此，滾珠絲杠的負(fù)載能力是鋼球直徑、鋼球數(shù)量和表面接觸面積的函數(shù)。這些參數(shù)的組合決定了滾珠絲桿的負(fù)載能力，也決定了其使用壽命。
一個(gè)帶螺紋的金屬軸和一個(gè)螺母組成，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母沿著軸移動(dòng)。螺母連接到工作臺(tái)、機(jī)械臂或其他負(fù)載上。根據(jù)使用中的滾珠絲杠軸的直徑和導(dǎo)程，我們提供三種不同循環(huán)系統(tǒng)的滾珠螺母。
對(duì)于更高的負(fù)載，設(shè)計(jì)工程師將滾柱絲桿用于許多應(yīng)用。在滾柱絲桿中，承載部件是一組循環(huán)滾柱而不是鋼球。滾柱的表面接觸面積比鋼球大，增加了承載能力，延長了使用壽命。
滾柱絲桿由一組循環(huán)滾柱組成。與鋼球相比，帶螺紋的滾柱有更多的表面接觸面積。從而提高了使用壽命和承載能力。
但這些好處都是相對(duì)的。相對(duì)于簡單可靠的滾珠絲桿，滾柱絲桿需要前期更精密的加工和更復(fù)雜的組裝。這導(dǎo)致了滾柱絲桿的整體成本較高，以及最終安裝時(shí)更大的尺寸封裝。
THOMSON開發(fā)了一種高負(fù)載滾珠絲杠，采用了一種獨(dú)特的螺紋形式，比傳統(tǒng)滾珠絲杠的承載能力提高了4到8倍。這為應(yīng)用工程師在大多數(shù)需要滾柱絲桿的應(yīng)用中提供了選用滾珠絲桿的可能。
如下說明了高負(fù)載滾珠絲杠在負(fù)載要求最小為470 kN的應(yīng)用中所具有的優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)準(zhǔn)配置的滾珠絲杠可以解決這個(gè)問題，但是它的直徑是高負(fù)載滾珠絲杠的兩倍，而且價(jià)格同比高出63%。滾柱絲桿也有該負(fù)載能力，但相對(duì)于高負(fù)載滾珠絲杠，螺母尺寸大50%，價(jià)格高出150%。
我們來看一組圖：
高負(fù)載滾珠絲杠和滾柱絲杠傳動(dòng)在最低要求470 kN負(fù)載應(yīng)用下的比較
高負(fù)載滾珠絲杠和滾柱絲杠價(jià)格與直徑對(duì)比
高負(fù)載滾珠絲杠的長度一般可達(dá)15米，配置單螺母或雙螺母，標(biāo)準(zhǔn)直徑尺寸的可達(dá)160mm，動(dòng)態(tài)負(fù)載能力可達(dá)1440kN。
從高負(fù)載滾珠絲杠中獲益最多的應(yīng)用是大型制造設(shè)備、注塑機(jī)、金屬制造設(shè)備，以及用于核電站的工業(yè)安全門和閘門系統(tǒng)。
滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的水平軸和垂直軸用于大型加工機(jī)械設(shè)備，能準(zhǔn)確、安全地移動(dòng)重物。滾珠絲桿確保了長期可靠的壽命與最少的維護(hù)。例如機(jī)床，水切割，等離子切割機(jī)和自動(dòng)焊接機(jī)。
大型制造設(shè)備。在工業(yè)制造中使用的機(jī)床，水切割，等離子切割機(jī)和自動(dòng)焊接機(jī)和其他大型設(shè)備，通常必須準(zhǔn)確和安全地將大負(fù)載通過滾珠絲桿進(jìn)行水平和垂直軸移動(dòng)。
例如，假設(shè)一個(gè)大型設(shè)備運(yùn)行的負(fù)載為100kN, 24小時(shí)/7天，在標(biāo)準(zhǔn)壽命計(jì)算時(shí)，根據(jù)疲勞失效分析和統(tǒng)計(jì)壽命，應(yīng)用中使用的滾珠絲桿可使用3-4個(gè)月。
另一方面，采用高負(fù)載滾珠絲杠將使負(fù)載能力增加一倍，使用壽命延長8倍，在降低維護(hù)成本的同時(shí)，還能提高設(shè)備的價(jià)值?？蛻艨梢詰{此對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到更高的負(fù)載能力，更長的裝配壽命或兩者的平衡。
注射成型及金屬制造設(shè)備。注射成型，沖壓和金屬制造機(jī)器需要滾珠絲杠在短行程和高精度同時(shí)進(jìn)行高負(fù)載。他們必須控制系統(tǒng)精度和管理產(chǎn)品公差。
例如，注射成型應(yīng)用可能需要超過500mm和400kN，設(shè)計(jì)者通常會(huì)使用更昂貴的滾柱絲桿。但是，可能只有當(dāng)模具被壓縮的最后10mm行程才存在這種高負(fù)載，用戶仍然需要為整個(gè)行程的高負(fù)載支付額外費(fèi)用。使用高負(fù)載滾珠絲杠代替滾柱絲杠提供最后10mm所需的動(dòng)力，并把額外的負(fù)載余量添加到延長產(chǎn)品壽命。
一種新的高負(fù)載替代產(chǎn)品，特別是高負(fù)載滾珠絲杠，可以節(jié)省成本，延長產(chǎn)品壽命，或兩者都有。任何新的應(yīng)用都需要仔細(xì)分析負(fù)載能力、產(chǎn)品壽命和成本，在這樣做的同時(shí)，可能仍有一些應(yīng)用非常適合滾柱絲桿。但是，由于新的滾珠絲杠技術(shù)的進(jìn)步，增加了它們的承載能力，設(shè)計(jì)選型在考慮選用滾柱絲杠的應(yīng)用同時(shí)，也應(yīng)考慮使用高負(fù)載滾珠絲杠。