如何选择正确的滚柱螺杆尺寸

滚柱螺杆系统通常比液压系统占地面积更小，设计更紧凑。用滚柱螺钉替换液压系统的一个动机是在不影响性能的情况下减少笨重和辅助设备及其相关维护。

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滚柱螺杆轴有多种直径和负载能力。有些直径为3.5毫米，承载能力为500磅，而其他直径为120毫米，承载力为500000磅，足以举起自由女神像。无论尺寸大小，滚柱螺杆系统在高作用力应用中都表现良好，与复杂的液压系统相比，它简化了集成、设置、操作和维护。

那么，设计工程师如何确定哪种尺寸的螺钉适用于给定的应用？

通常，选择正确的滚柱螺杆尺寸有四个主要选择标准：循环或操作寿命、峰值负载、速度和物理空间要求。

微型滚柱螺杆图像来源：Rollvis

首先也是最重要的考虑因素是机器制造的循环寿命或疲劳发生前的操作寿命。因此，我们比较了基于滚柱螺杆的系统可以进行多少次循环，以及应用程序需要多少次循环。不同尺寸的螺钉可以处理给定的峰值载荷，但会产生不同的循环寿命，因此必须了解峰值载荷和典型轴循环的载荷。

标称寿命通常按转数或小时计算。对于带有单个螺母的螺钉和带有预紧螺母的螺钉，有不同的计算方法。对于单个非预紧螺母，一般计算如下：

L10=（C/Fm）3 x 106

式中，L10=标称寿命

C=动态负载能力

Fm=平均荷载

这种计算在滚柱螺钉中很常见，并且基于90%的存活概率。通过将L10乘以可靠性系数，可以调整标称寿命以获得更高的可靠性。例如，如果一个应用程序需要95%的可靠性，我们可以将L10乘以0.62得到修改后的寿命。

注意，如果载荷在整个循环过程中是恒定的，则平均载荷Fm等于实际载荷或峰值载荷。然而，如果载荷在整个循环过程中发生变化，则可以根据每个行驶距离所施加的载荷来计算Fm。

例如，假设我们想更换电梯或维修千斤顶中的液压系统。液压系统为1500 psi，5英寸。圆柱峰值载荷为25000 lb，轿厢升降机在整个循环期间提升峰值载荷。在确定基于螺钉的致动器的尺寸时，螺钉直径必须为48 mm，引线为20 mm，循环寿命约为110万次。我们可以将周期数转换为小时、年、周或其他度量单位，以确保系统与目标寿命一致。

升降机载荷与行程自动滚柱螺杆应用

对于轿厢升降机和服务千斤顶应用，滚柱螺杆驱动轴上的载荷相当恒定（平均载荷基本上等于该值）。

然而，假设我们有相同的峰值载荷25000磅和相同的5英寸。压力为1500psi的液压缸。与在整个循环中提升峰值负载的电梯不同，冲床的峰值负载仅在行程的一小部分出现。

例如，在一个12英寸的系统中。行程，比如负载开始于5000磅，第一个8英寸。，而25000磅的峰值载荷仅在最后4英寸时被压下。中风的严重程度。当系统缩回12英寸时。，负载恢复到5000磅。因为我们仍然必须输出与轿厢升降机示例中相同的25000磅负载，所以我们可以选择直径为48毫米、引线为20毫米的相同螺钉。虽然在电梯中，螺杆的循环次数不是110万次，但在压力机中，螺杆可以循环640万次。

在这种情况下，我们需要定义目标寿命或指定要制造多少零件。如果640万个循环转换为640万件，我们只需要制造100万件，那么我们可以选择更小的螺钉。我们可以将直径为48 mm的螺钉改为直径为36 mm、导程为20 mm的螺钉，从而产生大约120万个循环。

压力负荷与行程机床滚柱螺杆应用

对于机床压力机应用，滚柱螺杆驱动轴上的载荷变化很大（平均载荷反映了典型循环和峰值工作值）。

当考虑目标循环寿命或要制造的零件数量时，螺杆速度通常是另一个选择标准。尽管螺钉需要移动的距离以及在该距离内施加的载荷对于确定循环期间的平均或平均载荷是必要的，但通过该距离的速度会影响生产。

虽然最大转速限制了应用速度，但当选择正确的螺钉端轴承时，它很少有影响