高負載滾珠絲杠-更高負載密度的運動控制解決方案

如果你需要驅動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濟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選擇來應對大載荷。

但實際上，技術的進步已經使特殊的滾珠絲桿成為高負載應用的候選方案。重要的是在同等的性能下，一個高負載滾珠絲杠通常是滾柱絲桿少一半的成本。

                                有何不同

滾珠絲杠由一個帶螺紋的金屬軸和一個螺母組成，當電機驅動軸旋轉時，螺母沿著軸移動。

根據工業自動化的應用，螺母連接到工作臺、機械臂或其他負載上。螺母內循環的鋼球與螺紋接觸并提供承載。組件之間的摩擦系數非常低，這通常可以提高系統效率到90%以上。

因此，滾珠絲杠的負載能力是鋼球直徑、鋼球數量和表面接觸面積的函數。這些參數的組合決定了滾珠絲桿的負載能力，也決定了其使用壽命。

一個帶螺紋的金屬軸和一個螺母組成，當電機驅動軸旋轉時，螺母沿著軸移動。螺母連接到工作臺、機械臂或其他負載上。根據使用中的滾珠絲杠軸的直徑和導程，我們提供三種不同循環系統的滾珠螺母。

對于更高的負載，設計工程師將滾柱絲桿用于許多應用。在滾柱絲桿中，承載部件是一組循環滾柱而不是鋼球。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的。相對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雜的組裝。這導致了滾柱絲桿的整體成本較高，以及最終安裝時更大的尺寸封裝。

THOMSON開發了一種高負載滾珠絲杠，采用了一種獨特的螺紋形式，比傳統滾珠絲杠的承載能力提高了4到8倍。這為應用工程師在大多數需要滾柱絲桿的應用中提供了選用滾珠絲桿的可能。

如下說明了高負載滾珠絲杠在負載要求最小為470 kN的應用中所具有的優勢。

標準配置的滾珠絲杠可以解決這個問題，但是它的直徑是高負載滾珠絲杠的兩倍，而且價格同比高出63%。滾柱絲桿也有該負載能力，但相對于高負載滾珠絲杠，螺母尺寸大50%，價格高出150%。

我們來看一組圖：

高負載滾珠絲杠和滾柱絲杠傳動在最低要求470 kN負載應用下的比較

高負載滾珠絲杠和滾柱絲杠價格與直徑對比

高負載滾珠絲杠的長度一般可達15米，配置單螺母或雙螺母，標準直徑尺寸的可達160mm，動態負載能力可達1440kN。

從高負載滾珠絲杠中獲益最多的應用是大型制造設備、注塑機、金屬制造設備，以及用于核電站的工業安全門和閘門系統。

滾珠絲杠驅動的水平軸和垂直軸用于大型加工機械設備，能準確、安全地移動重物。滾珠絲桿確保了長期可靠的壽命與最少的維護。例如機床，水切割，等離子切割機和自動焊接機。

大型制造設備。在工業制造中使用的機床，水切割，等離子切割機和自動焊接機和其他大型設備，通常必須準確和安全地將大負載通過滾珠絲桿進行水平和垂直軸移動。

例如，假設一個大型設備運行的負載為100kN, 24小時/7天，在標準壽命計算時，根據疲勞失效分析和統計壽命，應用中使用的滾珠絲桿可使用3-4個月。

另一方面，采用高負載滾珠絲杠將使負載能力增加一倍，使用壽命延長8倍，在降低維護成本的同時，還能提高設備的價值。客戶可以憑此對設備進行優化，以達到更高的負載能力，更長的裝配壽命或兩者的平衡。

注射成型及金屬制造設備。注射成型，沖壓和金屬制造機器需要滾珠絲杠在短行程和高精度同時進行高負載。他們必須控制系統精度和管理產品公差。

例如，注射成型應用可能需要超過500mm和400kN，設計者通常會使用更昂貴的滾柱絲桿。但是，可能只有當模具被壓縮的最后10mm行程才存在這種高負載，用戶仍然需要為整個行程的高負載支付額外費用。使用高負載滾珠絲杠代替滾柱絲杠提供最后10mm所需的動力，并把額外的負載余量添加到延長產品壽命。

一種新的高負載替代產品，特別是高負載滾珠絲杠，可以節省成本，延長產品壽命，或兩者都有。任何新的應用都需要仔細分析負載能力、產品壽命和成本，在這樣做的同時，可能仍有一些應用非常適合滾柱絲桿。但是，由于新的滾珠絲杠技術的進步，增加了它們的承載能力，設計選型在考慮選用滾柱絲杠的應用同時，也應考慮使用高負載滾珠絲杠。