行星滾柱絲杠電動缸的特點及將來發(fā)展方向
時間：2021/10/28 14:58:34 瀏覽：
行星滾柱絲杠電動缸作為一種機電作動系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)，與傳統(tǒng)液壓傳動裝置相比，避免了“跑、冒、滴、漏”等缺點，具備“大推力、高精度、高頻響、高效率、長壽命、免維護”等優(yōu)點，在一定的推力和速度范圍，成為液壓傳動裝置的理想替代產(chǎn)品。
常見的螺旋絲杠傳動形式主要有梯形螺紋絲杠傳動、滾珠絲杠傳動和行星滾柱絲杠傳動3種。
梯形螺紋絲杠的螺旋形式是一種普通的等腰梯形，傳動時存在表面滑動摩擦，連續(xù)工作發(fā)熱嚴重。此外，傳動效率也較低，一般適用于大負載但工作轉(zhuǎn)度和工作制要求很低的應用場合。
滾珠絲杠利用滾珠鏈在絲杠軸與螺母之間做滾動運動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，由于滾珠不斷在兩個負載承載面之間循環(huán)，存在相互碰撞及末端急劇轉(zhuǎn)向，導致高轉(zhuǎn)速條件下絲杠傳動效率降低、噪聲大，一般只適用于中等性能要求的應用場合。
行星滾柱絲杠以絲杠旋轉(zhuǎn)作為驅(qū)動，通過絲杠與滾柱之間的螺旋運動，由滾柱帶動螺母做直線運動。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(nèi)齒圈螺紋嚙合，其傳動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，當絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾柱圍繞絲杠作行星運動，同時通過螺旋傳動原理將絲杠旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為螺母直線往復運動。
行星滾柱絲杠機構(gòu)綜合了行星輪系、滾珠絲杠、滾針軸承的運動特點，通過在絲杠周圍設置若干行星螺紋滾柱，可大幅增加傳動過程中絲杠副的受力接觸面積，使機構(gòu)可以承受更大的載荷和沖擊，可靠性高，行星滾柱絲杠傳動非常適合用于高速重載工作的應用場合。
行星滾柱絲杠電動缸是將可調(diào)速電機（如AC伺服電動機、步進電動機和DC電動機）與行星滾柱絲杠傳動集成設計的模塊化產(chǎn)品，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，通過控制可調(diào)速電機可方便地實現(xiàn)電動缸的精確速度、位置和力控制。采用行星滾柱絲杠副進行傳動，還具備以下特點：
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。每個滾柱的每條螺旋線都同時與配合部件受力接觸，同時承受負載。這種設計保證負載分散在更多的接觸點上，降低每個接觸點上的最大壓力。
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(zhuǎn)向，所以行星滾柱絲杠轉(zhuǎn)速可達6 000 r/min，最高線速度可達2 000 mm/s，最大加速度可達3g。
5） 噪聲低。滾珠絲杠機構(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齒輪機構(gòu)的嚙合，其頻率更高，而且不會隨絲杠轉(zhuǎn)速升高呈指數(shù)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，可實現(xiàn)精密微進給。
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。電動缸中一體化螺母組件很容易從絲杠軸分離，滾動體及相關零件不會散落，便于安裝與維修。
9） 環(huán)境適應。電動缸對惡劣的環(huán)境（低溫、粉塵、化學沉積和無潤滑等）的適應能力較強。
目前，行星滾柱絲杠電動缸的發(fā)展方向主要集中在以下幾點：
1） 長行程。目前行星滾柱絲杠電動缸行程受限于傳動技術(shù)和制造工藝等方面的制約，行程無法滿足一些大型設備工作行程的要求，因此急需在此方面進行突破。
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，目前電動缸最大承載不能滿足實際需求。需要進一步發(fā)展螺旋絲杠傳動結(jié)構(gòu)和材料工藝，提高電動缸的承載能力。
3）高轉(zhuǎn)速。受限于驅(qū)動電機、傳動機構(gòu)及行星滾柱絲杠制造精度的限制，目前電動缸速度有限。隨著相關技術(shù)發(fā)展，行星滾柱絲杠電動缸將能夠?qū)崿F(xiàn)更高轉(zhuǎn)速運行。
4）高精度。目前采用滾柱絲杠傳動的伺服電動缸，通過伺服控制可以實現(xiàn)0.01 mm左右的精確定位，實現(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)和改進傳動結(jié)構(gòu)，以期滿足更高精度設備需求。
5） 集成一體化。當前已有部分電動缸產(chǎn)品實現(xiàn)驅(qū)動電機與傳動部件一體化集成設計，但規(guī)格型號比較有限，需要進一步發(fā)展集成化技術(shù)，減少外形尺寸及安裝空間需求，以更好地滿足設備的需求。
