Pencirian dinamik dan mekanisme geseran skru bergulir
Dalam bidang transmisi mekanikal ketepatan, skru bergulir (skru roller) telah menjadi salah satu komponen teras unit mudah alih ketepatan berdasarkan kelebihannya yang ketara terhadap kecekapan penghantaran yang tinggi dan kehilangan geseran yang rendah. Kajian mengenai tingkah laku dinamik dan ciri -ciri geserannya adalah penting untuk meningkatkan ketepatan, kestabilan dan kehidupan sistem penghantaran.
Pertama, struktur dan ciri penghantaran skru rolling
Skru bergulir melalui roller dalam skru dan kacang laluan rolling lingkaran antara realisasi penghantaran kuasa, kecekapan penghantarannya dapat mencapai 90% ~ 98%, jauh lebih banyak daripada skru gelongsor tradisional (kecekapan hanya 30% ~ 50%). Permukaan jenis roller biasa domestik dibahagikan kepada arka tunggal dan dua arka dua jenis:
Jenis arka tunggal: Roller dan skru dan kacang setiap bentuk 2 Borang 2, strukturnya adalah mudah tetapi kapasiti galas terhad;
Jenis arka berganda: dengan mengoptimumkan kelengkungan raceway, pembentukan 4 kawasan hubungan, yang boleh secara seragam mengedarkan beban, meningkatkan ketegaran dan rintangan kesan.
Apabila gerakan relatif paksi antara skru dan kacang dijana, roller terlibat dalam roll, berputar dan gelongsor pada masa yang sama:
Rolling: Pergerakan utama di sepanjang raceway lingkaran, menyedari penghantaran yang cekap;
Putaran: putaran roller itu sendiri di sekitar paksi, didorong oleh geseran di zon hubungan;
Slip: Oleh kerana sudut lingkaran kenaikan dan perbezaan tekanan hubungan yang dihasilkan oleh slip kecil, adalah salah satu sumber utama kehilangan geseran.
Kedua, dimensi teras analisis dinamik
1. Kenalan mekanik dan trajektori
Apabila pusat roller bergerak di sepanjang permukaan heliks, trajektorinya mengikuti persamaan helix, dan parameter gerakan (contohnya sudut lif helical dan plumbum) secara langsung mempengaruhi nisbah penghantaran dan pengagihan beban. Di bawah tindakan beban paksi, hubungan antara roller dan raceway tergolong dalam hubungan pelinciran tekanan dinamik elastik, tekanan hubungan boleh dikira oleh teori Hertz, dan tingkah laku slip mikroskopik kawasan hubungan perlu dianalisis dengan menggabungkan dengan teori tribologi.
2. Mekanisme geseran dan sumber kehilangan
Geseran skru rolling adalah proses kompleks gandingan pelbagai faktor, terutamanya termasuk:
Geseran bergulir tulen: kehilangan tenaga yang disebabkan oleh histerisis elastik bahan, yang terjejas oleh kekerasan bahan, proses rawatan haba, kekasaran permukaan raceway dan faktor lain;
Rolling - geseran gelongsor: antara roller dan raceway kerana daya tangen gerakan helical yang dihasilkan oleh gelongsor relatif, dan sudut heliks lif, preload, ketepatan pemasangan berkait rapat;
Geseran gelongsor tulen: Geseran yang disebabkan oleh kemerosotan setempat di kawasan hubungan (misalnya apabila memulakan, menghentikan atau mengubah arah), terjejas dengan ketara oleh perubahan mendadak dalam status beban dan pelinciran;
Geseran likat: rintangan intermolecular pelincir yang dihasilkan oleh kehilangan, bergantung kepada kelikatan pelincir, suhu, kandungan zarah pencemaran dan parameter lain.
3. Sambutan dan kestabilan dinamik
Pada kelajuan tinggi atau di bawah keadaan beban berubah -ubah, daya inersia dan sentrifugal penggelek boleh menyebabkan getaran dan bunyi bising. Contohnya:
Apabila kelajuan putaran skru melebihi nilai kritikal, daya sentrifugal roller boleh menyebabkan tekanan hubungan yang tidak sekata atau bahkan detasmen dari raceway;
Gerakan songsang, preload yang tidak mencukupi akan menyebabkan fenomena "pulangan kosong", yang akan menjejaskan ketepatan kedudukan.
Melalui penubuhan model dinamik pelbagai badan (contohnya mempertimbangkan ciri-ciri badan fleksibel skru, kacang dan roller), kekerapan intrinsik sistem, corak getaran modal dan pengedaran beban dinamik boleh disimulasikan dan dianalisis.
Cabaran teknikal utama dan arahan penyelidikan
1. Kesukaran teknikal
Pemodelan gandingan medan pelbagai fizikal: Perlu mempertimbangkan persimpangan mekanik hubungan, tribologi, pemindahan haba dan dinamik;
Analisis Sensitiviti Parameter: Preload, keadaan pelinciran, kesilapan pembuatan dan perubahan kecil lain mungkin menjejaskan prestasi penghantaran;
Kesesakan ujian eksperimen: Kawasan hubungan roller tekanan dan suhu sukar diukur secara langsung, dan perlu bergantung pada cara tidak langsung seperti alat pengukur terikan, pengukuran suhu inframerah. Cara tidak langsung.
2. Arah Penyelidikan Frontier
Reka bentuk profil raceway baru: seperti arka asimetrik, profil arka elips, untuk mengurangkan kepekatan tekanan hubungan;
Sistem Pelinciran Pintar: Berdasarkan pemantauan masa nyata sensor status pelinciran, pelarasan dinamik strategi bekalan minyak;
Reka bentuk yang ringan dan tahan keletihan: Penggunaan bahan aloi kekuatan tinggi (contohnya, keluli galas karburized) dan proses pengukuhan permukaan (contohnya, rawatan rolling).
Keempat, aplikasi dan prospek kejuruteraan
Skru rolling digunakan secara meluas dalam alat mesin ketepatan, mekanisme servo aeroangkasa, peralatan pembungkusan semikonduktor dan senario lain. Sebagai contoh, dalam sistem pemacu jadual bahan kerja mesin fotolitografi, dengan mengoptimumkan parameter hubungan roller, ketepatan kedudukan dapat ditingkatkan ke tahap nanometer, sementara ralat ubah bentuk terma dapat dikurangkan lebih dari 80%.
Pada masa akan datang, dengan menaik taraf permintaan untuk transmisi kelajuan tinggi dan ketepatan tinggi dalam pembuatan pintar, analisis dinamik skru rolling akan lebih bergantung pada teknologi berkembar digital dan algoritma kecerdasan buatan, dan melalui pengumpulan data masa nyata (seperti tanda-tanda getaran), Pengoptimuman diri ". .
