合陶瓷滾珠絲杠副振動和摩擦的特點
由于混合陶瓷滾珠絲杠副的結構參數和材料的改變,肯定會引起振動和噪聲的變化。主要特點有以下幾方面:
(1)采用了保持架結構。
保持架的結構特點是:避免了滾珠與滾珠之間的直接接觸,使得滾珠表面始終與油膜接觸,滾珠與滾珠之間不在有摩擦產生。減小了摩擦噪聲和由此引起的振動。
(2)由于氮化硅陶瓷有一定的自潤滑性,在高速運行下會大大減小滾珠與滾道之間的摩擦系數,從而降低了滾珠與滾道之間的摩擦力。在潤滑良好的情況下,金屬滾珠絲杠副中,滾珠與滾道之間的摩擦系數約為0.12。對于氮化硅陶瓷滾珠與金屬滾道來說,由于氮化硅陶瓷具有一定的自潤滑性,在高速下摩擦系數可以達到0.05左右。大大降低了滾珠與滾道之間產生的摩擦。
(3)混合陶瓷滾珠絲杠副的夾層結構可以減振降躁。
由于滾珠絲杠副的螺母采用了分層結構:內側是氮化硅陶瓷,中間層是環氧樹脂材料,最外層是軸承鋼。這種結構的特點:可以利用中間樹脂材料的粘彈性產生大的結構阻尼,來達到減振降噪的效果。
在滾珠絲杠副結構產生振動時,由于陶瓷層和金屬層的約束,加在中間的樹脂材料產生較大的剪切變形和拉壓變形:通過分子間的相互摩擦,消耗能量因而產生較高的阻尼,從而達到減振降噪的作用。
(1)采用了保持架結構。
保持架的結構特點是:避免了滾珠與滾珠之間的直接接觸,使得滾珠表面始終與油膜接觸,滾珠與滾珠之間不在有摩擦產生。減小了摩擦噪聲和由此引起的振動。
(2)由于氮化硅陶瓷有一定的自潤滑性,在高速運行下會大大減小滾珠與滾道之間的摩擦系數,從而降低了滾珠與滾道之間的摩擦力。在潤滑良好的情況下,金屬滾珠絲杠副中,滾珠與滾道之間的摩擦系數約為0.12。對于氮化硅陶瓷滾珠與金屬滾道來說,由于氮化硅陶瓷具有一定的自潤滑性,在高速下摩擦系數可以達到0.05左右。大大降低了滾珠與滾道之間產生的摩擦。
(3)混合陶瓷滾珠絲杠副的夾層結構可以減振降躁。
由于滾珠絲杠副的螺母采用了分層結構:內側是氮化硅陶瓷,中間層是環氧樹脂材料,最外層是軸承鋼。這種結構的特點:可以利用中間樹脂材料的粘彈性產生大的結構阻尼,來達到減振降噪的效果。
在滾珠絲杠副結構產生振動時,由于陶瓷層和金屬層的約束,加在中間的樹脂材料產生較大的剪切變形和拉壓變形:通過分子間的相互摩擦,消耗能量因而產生較高的阻尼,從而達到減振降噪的作用。
相關資料中表明有高阻尼特性的鐵基合金,在沖擊試驗時,其噪聲比普通鋼降低了6-8dB。由此推論,夾層的混合陶瓷滾珠絲杠副結構應該也會比金屬滾珠絲杠副的噪聲要低。但是要充分發揮這種夾層結構的阻尼效果,還應該對結構進行優化設計,如夾層厚度的選取等等,在此由于個人能力和時間有限,本文沒有對此進行更深入的研究。
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