行星滾柱絲杠電動(dòng)缸的特點(diǎn)及將來發(fā)展方向
時(shí)間：2021/10/28 14:58:34 瀏覽：
行星滾柱絲杠電動(dòng)缸作為一種機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)裝置相比，避免了“跑、冒、滴、漏”等缺點(diǎn)，具備“大推力、高精度、高頻響、高效率、長壽命、免維護(hù)”等優(yōu)點(diǎn)，在一定的推力和速度范圍，成為液壓傳動(dòng)裝置的理想替代產(chǎn)品。
常見的螺旋絲杠傳動(dòng)形式主要有梯形螺紋絲杠傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)和行星滾柱絲杠傳動(dòng)3種。
梯形螺紋絲杠的螺旋形式是一種普通的等腰梯形，傳動(dòng)時(shí)存在表面滑動(dòng)摩擦，連續(xù)工作發(fā)熱嚴(yán)重。此外，傳動(dòng)效率也較低，一般適用于大負(fù)載但工作轉(zhuǎn)度和工作制要求很低的應(yīng)用場合。
滾珠絲杠利用滾珠鏈在絲杠軸與螺母之間做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，由于滾珠不斷在兩個(gè)負(fù)載承載面之間循環(huán)，存在相互碰撞及末端急劇轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致高轉(zhuǎn)速條件下絲杠傳動(dòng)效率降低、噪聲大，一般只適用于中等性能要求的應(yīng)用場合。
行星滾柱絲杠以絲杠旋轉(zhuǎn)作為驅(qū)動(dòng)，通過絲杠與滾柱之間的螺旋運(yùn)動(dòng)，由滾柱帶動(dòng)螺母做直線運(yùn)動(dòng)。行星滾柱絲杠主要由絲杠、螺母和滾柱組成，絲杠和螺母為多頭螺紋，行星滾柱一般為單頭螺紋，滾柱兩端設(shè)置了螺紋齒，與內(nèi)齒圈螺紋嚙合，其傳動(dòng)原理與行星輪系相似，絲杠類似太陽輪，滾柱作為行星輪，螺母作為齒圈，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱圍繞絲杠作行星運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過螺旋傳動(dòng)原理將絲杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺母直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
行星滾柱絲杠機(jī)構(gòu)綜合了行星輪系、滾珠絲杠、滾針軸承的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，通過在絲杠周圍設(shè)置若干行星螺紋滾柱，可大幅增加傳動(dòng)過程中絲杠副的受力接觸面積，使機(jī)構(gòu)可以承受更大的載荷和沖擊，可靠性高，行星滾柱絲杠傳動(dòng)非常適合用于高速重載工作的應(yīng)用場合。
行星滾柱絲杠電動(dòng)缸是將可調(diào)速電機(jī)（如AC伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和DC電動(dòng)機(jī)）與行星滾柱絲杠傳動(dòng)集成設(shè)計(jì)的模塊化產(chǎn)品，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，通過控制可調(diào)速電機(jī)可方便地實(shí)現(xiàn)電動(dòng)缸的精確速度、位置和力控制。采用行星滾柱絲杠副進(jìn)行傳動(dòng)，還具備以下特點(diǎn)：
1） 高承載。采用行星滾柱絲杠是線接觸，接觸面的增加使承載能力和剛性大大提高。每個(gè)滾柱的每條螺旋線都同時(shí)與配合部件受力接觸，同時(shí)承受負(fù)載。這種設(shè)計(jì)保證負(fù)載分散在更多的接觸點(diǎn)上，降低每個(gè)接觸點(diǎn)上的最大壓力。
2）耐沖擊。承受沖擊載荷能力很強(qiáng)，工作可靠。
3）體積小。相同載荷情況下，行星滾柱絲杠體積比滾珠絲杠小1/3的空間。
4）高速度。因?yàn)椴幌駶L珠絲杠那樣，鋼球需要反復(fù)加載、 卸載， 還需要在滾珠循環(huán)通道兩端急劇轉(zhuǎn)向，所以行星滾柱絲杠轉(zhuǎn)速可達(dá)6 000 r/min，最高線速度可達(dá)2 000 mm/s，最大加速度可達(dá)3g。
5） 噪聲低。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的噪聲來源于滾珠在循環(huán)通道中的相互碰撞和急速轉(zhuǎn)向，而行星滾柱絲杠的噪聲來源于滾柱兩端正時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合，其頻率更高，而且不會(huì)隨絲杠轉(zhuǎn)速升高呈指數(shù)級(jí)增加。因此，滾柱絲杠比滾珠絲杠的噪聲更低。
6）高精度。絲杠軸是小導(dǎo)程角的非圓弧螺紋，有利于達(dá)到較高的導(dǎo)程精度，可實(shí)現(xiàn)精密微進(jìn)給。
7） 長壽命。行星滾柱絲杠能承受的靜載為滾珠絲杠的3倍，壽命是滾珠絲杠的15倍。
8） 易安裝維護(hù)。電動(dòng)缸中一體化螺母組件很容易從絲杠軸分離，滾動(dòng)體及相關(guān)零件不會(huì)散落，便于安裝與維修。
9） 環(huán)境適應(yīng)。電動(dòng)缸對(duì)惡劣的環(huán)境（低溫、粉塵、化學(xué)沉積和無潤滑等）的適應(yīng)能力較強(qiáng)。
目前，行星滾柱絲杠電動(dòng)缸的發(fā)展方向主要集中在以下幾點(diǎn)：
1） 長行程。目前行星滾柱絲杠電動(dòng)缸行程受限于傳動(dòng)技術(shù)和制造工藝等方面的制約，行程無法滿足一些大型設(shè)備工作行程的要求，因此急需在此方面進(jìn)行突破。
2） 大承載。重型工業(yè)設(shè)備及大型軍事設(shè)備要求承載能力很高，目前電動(dòng)缸最大承載不能滿足實(shí)際需求。需要進(jìn)一步發(fā)展螺旋絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和材料工藝，提高電動(dòng)缸的承載能力。
3）高轉(zhuǎn)速。受限于驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及行星滾柱絲杠制造精度的限制，目前電動(dòng)缸速度有限。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，行星滾柱絲杠電動(dòng)缸將能夠?qū)崿F(xiàn)更高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
4）高精度。目前采用滾柱絲杠傳動(dòng)的伺服電動(dòng)缸，通過伺服控制可以實(shí)現(xiàn)0.01 mm左右的精確定位，實(shí)現(xiàn)更高定位精確還比較困難。必須不斷發(fā)展伺服控制技術(shù)和改進(jìn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，以期滿足更高精度設(shè)備需求。
5） 集成一體化。當(dāng)前已有部分電動(dòng)缸產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)部件一體化集成設(shè)計(jì)，但規(guī)格型號(hào)比較有限，需要進(jìn)一步發(fā)展集成化技術(shù)，減少外形尺寸及安裝空間需求，以更好地滿足設(shè)備的需求。
