行星滾柱絲杠電動(dòng)缸的特點(diǎn)及將來(lái)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)缸作為一種機電作動(dòng)系統執行機構，與傳統液壓傳動(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(cháng)壽命、免維護”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(jiàn)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，連續工作發(fā)熱嚴重。此外，傳動(dòng)效率也較低，一般適用于大負載但工作轉度和工作制要求很低的應用場(chǎng)合。
滾珠絲杠利用滾珠鏈在絲杠軸與螺母之間做滾動(dòng)運動(dòng)，將旋轉運動(dòng)轉換成直線(xiàn)運動(dòng)，由于滾珠不斷在兩個(gè)負載承載面之間循環(huán)，存在相互碰撞及末端急劇轉向，導致高轉速條件下絲杠傳動(dòng)效率降低、噪聲大，一般只適用于中等性能要求的應用場(chǎng)合。
行星滾柱絲杠以絲杠旋轉作為驅動(dòng)，通過(guò)絲杠與滾柱之間的螺旋運動(dòng)，由滾柱帶動(dòng)螺母做直線(xiàn)運動(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，滾柱兩端設置了螺紋齒，與內齒圈螺紋嚙合，其傳動(dòng)原理與行星輪系相似，絲杠類(lèi)似太陽(yáng)輪，滾柱作為行星輪，螺母作為齒圈，當絲杠旋轉時(shí)，滾柱圍繞絲杠作行星運動(dòng)，同時(shí)通過(guò)螺旋傳動(dòng)原理將絲杠旋轉運動(dòng)轉化為螺母直線(xiàn)往復運動(dòng)。
行星滾柱絲杠機構綜合了行星輪系、滾珠絲杠、滾針軸承的運動(dòng)特點(diǎn)，通過(guò)在絲杠周?chē)O置若干行星螺紋滾柱，可大幅增加傳動(dòng)過(guò)程中絲杠副的受力接觸面積，使機構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用場(chǎng)合。
行星滾柱絲杠電動(dòng)缸是將可調速電機（如AC伺服電動(dòng)機、步進(jìn)電動(dòng)機和DC電動(dòng)機）與行星滾柱絲杠傳動(dòng)集成設計的模塊化產(chǎn)品，將電機的旋轉運動(dòng)轉換成直線(xiàn)運動(dòng)，通過(guò)控制可調速電機可方便地實(shí)現電動(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(xiàn)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(xiàn)都同時(shí)與配合部件受力接觸，同時(shí)承受負載。這種設計保證負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，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。因為不像滾珠絲杠那樣，鋼球需要反復加載、 卸載， 還需要在滾珠循環(huán)通道兩端急劇轉向，所以行星滾柱絲杠轉速可達6 000 r/min，最高線(xiàn)速度可達2 000 mm/s，最大加速度可達3g。
5） 噪聲低。滾珠絲杠機構的噪聲來(lái)源于滾珠在循環(huán)通道中的相互碰撞和急速轉向，而行星滾柱絲杠的噪聲來(lái)源于滾柱兩端正時(shí)齒輪機構的嚙合，其頻率更高，而且不會(huì )隨絲杠轉速升高呈指數級增加。因此，滾柱絲杠比滾珠絲杠的噪聲更低。
6）高精度。絲杠軸是小導程角的非圓弧螺紋，有利于達到較高的導程精度，可實(shí)現精密微進(jìn)給。
7） 長(cháng)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。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。電動(dòng)缸對惡劣的環(huán)境（低溫、粉塵、化學(xué)沉積和無(wú)潤滑等）的適應能力較強。
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(cháng)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(wú)法滿(mǎn)足一些大型設備工作行程的要求，因此急需在此方面進(jìn)行突破。
2） 大承載。重型工業(yè)設備及大型軍事設備要求承載能力很高，目前電動(dòng)缸最大承載不能滿(mǎn)足實(shí)際需求。需要進(jìn)一步發(fā)展螺旋絲杠傳動(dòng)結構和材料工藝，提高電動(dòng)缸的承載能力。
3）高轉速。受限于驅動(dòng)電機、傳動(dòng)機構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(zhù)相關(guān)技術(shù)發(fā)展，行星滾柱絲杠電動(dòng)缸將能夠實(shí)現更高轉速運行。
4）高精度。目前采用滾柱絲杠傳動(dòng)的伺服電動(dòng)缸，通過(guò)伺服控制可以實(shí)現0.01 mm左右的精確定位，實(shí)現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)結構，以期滿(mǎn)足更高精度設備需求。
5） 集成一體化。當前已有部分電動(dòng)缸產(chǎn)品實(shí)現驅動(dòng)電機與傳動(dòng)部件一體化集成設計，但規格型號比較有限，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(mǎn)足設備的需求。
