2-2 預壓 Preload 設計與功能
微型組件由導柱、導套及做為滑動部件的鋼球襯套共 3 個部件所組成,如圖 2-2-1 所示,鋼球精確鉚合在黃銅保持器中,不易影響移動的性能。導柱、鋼球和導套都經過硬化及精細加工,謹慎的熱處理使其材料結構得到穩定。
鋼球可在已搭配預壓的導套和導柱之間自由滑動,可以實現直線、旋轉運動或是複合式直線旋轉運動。在直線運動過程中,鋼球襯套的路徑行程始終會在導套和導柱之間的 1/2 距離,而決定直線運動的最大長度取決於鋼球襯套和導套的總長度。
預壓
精確的預壓是實現最佳運動的先決條件, HEADWAY提供的預壓選型服務是專為客戶製造的,由加工時公差來決定。預壓是與軸接觸兩個相對球賦予與導套內徑之間的差值。圖 2-2-2 所示,預壓確保微型組件絕對沒有間隙。對於有特殊條件的應用,可在訂購時指定所需的預壓。預壓大小與產品的尺寸有很大的關聯。
圖 2-2-2
預壓的含意:
一個小的預壓可以使微型組件非常平穩地運行,但剛性是有限的。負載能力和剛度隨著預壓的增加而增加。高預壓將導致更多的滾動摩擦。過高的預壓會導致干涉和沈重的運行。微型組件可能會因表面上的材料應力過高而過載。這可以通過調整微型組件的配合公差來避免。因此,導套必須輕拿輕放,確保裝配時直徑不變形。
預壓值
如表 2-2-3 所示之預壓,是基於理論知識和實踐經驗所訂定的。藉助這些預壓值,微型組件實現了高水平的剛性和非常平穩的運動。訂購由微型導桿、微型鋼球襯套和微型導套組成的微型組件時,這些組件在工廠已經配對。這確保了在最佳狀態下精確調整的預壓。
導柱外徑 (mm) |
預壓 (μm) |
---|---|
2,5/3 | 0,5-2 |
4/5 | 1-3 |
6/8 | 2-4 |
10/12 | 3-5 |
導柱外徑 (mm) |
預壓 (μm) |
---|---|
14/25 | 4-7 |
30/42 | 4-8 |
50-63 | 6-10 |
80/100 | 8-12 |
導柱和鋼球直徑的關係:
鋼球直徑對摩擦量有一定的影響;較大的鋼球比較小的鋼球更容易滾動,另一方面與少數大的鋼球相比,大量較小的鋼球會產生更好的振動阻尼能力。出於這個原因,並且由於安裝空間通常有限,因此工程設計時會優先考慮較小的鋼球。通過從帶有較小滾珠的微型系列中選擇導套和鋼球襯套,減少了微型組件所需的安裝空間。HEADWAY 通過詳細研究確定了微型組件的軸和滾珠直徑以及滾珠數量的分配。
摩擦係數 µ:
微型組件無潤滑運行,右側摩擦係數適用於徑向載荷。
高 µ = 0.001-0.002
平均 µ = 0.003-0.004
低 µ = 0.005-0.008
微型組件的滾動摩擦由預壓引起的內部載荷和外部徑向力的影響決定。如果徑向載荷較低,則由預壓和保持器引起的摩擦比例占主導地位。因此,當徑向載荷減小時,摩擦係數 μ 增加。由於徑向載荷較小且需要非常平穩的運動,因此必須使用較低的預壓。
影響變量
1. 鋼球的表面光潔度
2. 預壓和載荷的值
3. 球數
4. 保持器摩擦
5. 潤滑