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行星滚柱丝杠:高精度传动的王者

行星滚柱丝杠(标准型)是一种将螺旋运动与行星运动相结合的传动机构,将丝杠的旋转运动转化为直线运动螺母。行星滚柱丝杠具有承载能力强、刚性高、精度高、耐磨、抗冲击、寿命长等特点,广泛应用于工业和国防军事领域: 

变速箱1

作品:行星滚柱丝杠主要由以下部分组成螺丝、滚子、螺母、内齿圈、保持架及弹性挡圈;

运动模式:行星滚柱丝杠在工作中,丝杠通常作为动力输入,仅绕自身轴线旋转;螺母通常与负载相连,仅沿自身轴线运动;滚柱在螺母与行星滚柱之间运动,丝杠与螺母相对的轴向位移为零,而螺母则一起在轴向上运动。

随着行星滚柱丝杠在各个行业应用的不断深入,其应用场景也越来越多,为了适应不同的应用环境和安装条件,其结构形式也在不断发展。标准型、循环型、逆向型、差动型等行星滚柱丝杠的应用越来越广泛:

传输2

(1)标准型:一般情况下丝杠为主动构件,螺母为输出构件。可实现较大的行程,适用于恶劣环境、高负载、高转速等场合,主要应用于精密机床、机器人、军工装备等领域,是目前应用最广泛的类型;

(2)倒置式:其结构形式与标准式相似,不同之处在于它没有内齿圈,螺杆两端的直齿与滚子两端的齿轮啮合,并以螺母作为主动件,其长度比标准式大得多。一般来说,倒置式螺母倒置行星滚柱丝杠为主动构件,丝杠为输出构件,滚子与丝杠之间无相对轴向位移,主要用于中小负载、小行程、高速的应用场景,其最大优点是其螺母可作为电机转子,实现电机与丝杠一体化设计,组成紧凑的一体式机电执行器;

(3)循环型:与标准型相比,去掉了内齿圈,增加了凸轮环结构,其作用类似滚珠丝杠的回位器,使滚子在螺母内旋转一周后回到初始位置。该型的结构特点循环行星滚柱丝杠增加参与啮合的螺纹数,因此具有较高的刚度和较大的承载能力,主要应用于对刚度、承载能力、精度要求较高的场合,如医疗设备、光学精密仪器等领域。缺点是其凸轮环结构会产生振动冲击,存在噪音问题;

(4)差动型:与标准型相比,取消了内齿圈,滚子上没有齿段。差动行星滚柱丝杠的结构特点使其可以获得较小的导程,适用于传动比较大、承载能力较高的场合。但其运动过程中螺纹会产生滑动现象,在重载下容易磨损,导致精度损失、可靠性降低等问题。

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线性执行器中的倒置滚柱丝杠

行星滚柱丝杠的渗透率有望提高,取代部分滚珠丝杠和液压传动领域:

(1)与滚珠丝杠传动相比,行星滚柱丝杠具有承载能力更强、可应用在复杂恶劣的工况条件、寿命长等优势,有望在机床领域、机器人电缸等场景得到应用;

(2)基于行星滚柱丝杠精密传动结构,克服了传统液压传动装置固有的环境适应性差、可靠性低、使用维护性差等缺点,有望取代部分现场液压传动装置。


发布时间:2023年11月2日