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一、選型與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 負(fù)載計(jì)算

• 軸向負(fù)載：需明確最大工作載荷（包括慣性力、摩擦力等），避免超過絲杠的額定動載荷（C）和額定靜載荷（C₀）。
  • 公式：等效動載荷 \(F_e = \sqrt[3]{\frac{F_1^3 \cdot L_1 + F_2^3 \cdot L_2 + \dots}{L_{\text{總}}}}\)，需滿足 \(F_e \leq C\)。
• 徑向負(fù)載：過大徑向力可能導(dǎo)致絲杠彎曲或螺母磨損，建議通過導(dǎo)向裝置（如直線導(dǎo)軌）分擔(dān)徑向力。

2. 導(dǎo)程與精度選擇

• 導(dǎo)程（P）：
  • 導(dǎo)程越大，速度越快但精度越低，適用于高速場景（如搬運(yùn)機(jī)器人）；
  • 導(dǎo)程越小，精度越高但速度受限，適用于精密定位（如光刻機(jī)）。
• 精度等級：
  • 按 ISO 標(biāo)準(zhǔn)分為 IT1-IT10 級，常用等級：
    • C0-C5 級（精密級）：用于數(shù)控機(jī)床、半導(dǎo)體設(shè)備；
    • C7-C10 級（普通級）：用于自動化生產(chǎn)線、木工機(jī)械。

3. 臨界轉(zhuǎn)速與穩(wěn)定性

• 長徑比：當(dāng)絲杠長度 L 與直徑 d 的比值 \(L/d > 30\) 時(shí)，需計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速 \(n_c\)，避免共振（公式：\(n_c = \frac{997}{L^2} \cdot d^2\)，單位：r/min）。
• 支撐方式：
  • 兩端固定：剛性高，適用于高精度、長行程場景；
  • 一端固定 + 一端浮動：補(bǔ)償熱膨脹，避免軸向應(yīng)力；
  • 懸空安裝：僅適用于短行程、低負(fù)載場景。

二、安裝與調(diào)試要點(diǎn)

1. 同軸度與平行度

• 絲杠與電機(jī) / 導(dǎo)軌的同軸度：誤差需控制在 0.01-0.02mm 以內(nèi)，否則會導(dǎo)致異常磨損、噪聲或卡死。
• 絲杠與導(dǎo)軌的平行度：通過千分表調(diào)整，確保螺母移動時(shí)的直線度（誤差≤0.05mm/m）。

2. 預(yù)緊與間隙調(diào)整

• 軸向間隙：
  • 未預(yù)緊的滾珠絲杠存在反向間隙，需根據(jù)應(yīng)用場景選擇預(yù)緊方式：
    • 雙螺母預(yù)緊：通過墊片、彈簧或液壓方式消除間隙，適用于高精度傳動；
    • 單螺母自預(yù)緊：利用螺母內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如變位導(dǎo)程）實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，結(jié)構(gòu)緊湊但預(yù)緊力有限。
• 預(yù)緊力：一般為最大軸向負(fù)載的 10%-15%，過大預(yù)緊會增加摩擦力和溫升。

3. 潤滑與密封

• 潤滑方式：
  • 油脂潤滑：適用于低速、高負(fù)載場景，周期 3-6 個月（如機(jī)床絲杠）；
  • 油液潤滑：通過油泵強(qiáng)制供油，用于高速、長行程場景（如注塑機(jī)）。
• 潤滑劑選擇：推薦使用鋰基潤滑脂（如 NLGI 2 級）或低粘度潤滑油（如 ISO VG 32）。
• 密封防護(hù)：
  • 采用波紋管、防塵罩或迷宮式密封，防止粉塵、切削液進(jìn)入螺母內(nèi)部。

三、運(yùn)行與維護(hù)要點(diǎn)

1. 溫度與熱變形控制

• 溫升限制：運(yùn)行時(shí)絲杠表面溫度通常不超過 60℃，高溫會導(dǎo)致材料膨脹、精度下降。
• 熱補(bǔ)償措施：
  • 長行程設(shè)備可采用中空絲杠通冷卻液；
  • 預(yù)留熱膨脹間隙（如浮動支撐端）。

2. 噪聲與振動監(jiān)測

• 異常噪聲：
  • 若出現(xiàn) “咔嗒” 聲，可能是滾珠破損或異物侵入；
  • “嗡嗡” 聲可能由預(yù)緊力不均或共振引起，需檢查安裝精度和支撐剛度。

3. 定期維護(hù)檢查

• 磨損檢測：通過測量軸向間隙或運(yùn)行阻力判斷磨損程度，間隙超過 0.05mm 時(shí)需更換或重新預(yù)緊。
• 壽命計(jì)算：額定壽命 \(L = \left( \frac{C}{F_e} \right)^3 \times 10^6\)（單位：mm），實(shí)際壽命需考慮工況波動系數(shù)（如沖擊負(fù)載系數(shù) \(f_w = 1.2-2.5\)）。

四、環(huán)境與安全要點(diǎn)

1. 環(huán)境適應(yīng)性

• 粉塵 / 濕度：在高粉塵（如木工、金屬加工）或潮濕環(huán)境中，需加強(qiáng)密封并縮短潤滑周期。
• 腐蝕性氣體：化工、電鍍等場景需選用不銹鋼材質(zhì)（如 SUS304）或表面鍍層（如硬鉻、鎳磷）絲杠。

2. 過載保護(hù)

• 配置限位開關(guān)、扭矩過載保護(hù)器或安全聯(lián)軸器，防止因機(jī)械卡阻或程序錯誤導(dǎo)致絲杠過載斷裂。

五、常見問題與應(yīng)對策略

總結(jié)