2-2 预压 Preload 设计与功能
微型组件由导柱、导套及做为滑动部件的钢球衬套共3 个部件所组成,如图2-2-1 所示,钢球精确铆合在黄铜保持器中,不易影响移动的性能。导柱、钢球和导套都经过硬化及精细加工,谨慎的热处理使其材料结构得到稳定。
钢球可在已搭配预压的导套和导柱之间自由滑动,可以实现直线、旋转运动或是复合式直线旋转运动。在直线运动过程中,钢球衬套的路径行程始终会在导套和导柱之间的 1/2 距离,而决定直线运动的最大长度取决于钢球衬套和导套的总长度。
預壓
精确的预压是实现最佳运动的先决条件, HEADWAY提供的预压选型服务是专为客户制造的,由加工时公差来决定。预压是与轴接触两个相对球赋予与导套内径之间的差值。图 2-2-2 所示,预压确保微型组件绝对没有间隙。对于有特殊条件的应用,可在订购时指定所需的预压。预压大小与产品的尺寸有很大的关联。
图 2-2-2
预压的含意:
一个小的预压可以使微型组件非常平稳地运行,但刚性是有限的。负载能力和刚度随着预压的增加而增加。高预压将导致更多的滚动摩擦。过高的预压会导致干涉和沈重的运行。微型组件可能会因表面上的材料应力过高而过载。这可以通过调整微型组件的配合公差来避免。因此,导套必须轻拿轻放,确保装配时直径不变形。
预压值
如表 2-2-3 所示之预压,是基于理论知识和实践经验所订定的。借助这些预压值,微型组件实现了高水平的刚性和非常平稳的运动。订购由微型导杆、微型钢球衬套和微型导套组成的微型组件时,这些组件在工厂已经配对。这确保了在最佳状态下精确调整的预压。
导柱外径 (mm) |
预压 (μm) |
---|---|
2,5/3 | 0,5-2 |
4/5 | 1-3 |
6/8 | 2-4 |
10/12 | 3-5 |
导柱外径 (mm) |
预压 (μm) |
---|---|
14/25 | 4-7 |
30/42 | 4-8 |
50-63 | 6-10 |
80/100 | 8-12 |
导柱和钢球直径的关系:
钢球直径对摩擦量有一定的影响;较大的钢球比较小的钢球更容易滚动,另一方面与少数大的钢球相比,大量较小的钢球会产生更好的振动阻尼能力。出于这个原因,并且由于安装空间通常有限,因此工程设计时会优先考虑较小的钢球。通过从带有较小滚珠的微型系列中选择导套和钢球衬套,减少了微型组件所需的安装空间。 HEADWAY 通过详细研究确定了微型组件的轴和滚珠直径以及滚珠数量的分配。
摩擦系数 µ:
微型组件无润滑运行,右侧摩擦系数适用于径向载荷。
高 µ = 0.001-0.002
平均 µ = 0.003-0.004
低 µ = 0.005-0.008
微型组件的滚动摩擦由预压引起的内部载荷和外部径向力的影响决定。如果径向载荷较低,则由预压和保持器引起的摩擦比例占主导地位。因此,当径向载荷减小时,摩擦系数 μ 增加。由于径向载荷较小且需要非常平稳的运动,因此必须使用较低的预压。
影响变量
1. 钢球的表面光洁度
2. 预压和载荷的值
3. 球数
4. 保持器摩擦
5. 润滑