与液压驱动装置的关系

文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2015-12-25
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参考球形轴的价格,行星滚柱丝杠是否可以替代液压传动装置(执行器)?人们希望由非切削生产出的行星滚柱丝杠,能在最小驱动力矩下实现最大轴向的力。

为了获得拥有更好承载力和功率密度的螺杠,Schaeffler的轴项目扩大开发了新结构和新工作原理的螺杠。行星滚柱丝杠弥补了现有的滚珠丝杠KGT(Kugelgewindetriebe)和滑动丝杠RGT(Rollengewindetriebe)的技术特性。因为它有着高功率密度,PWG甚至可以替换液压执行器。Schaeffler的生产组完备了丝杠运用中所要求的速度、精度及承载力。有了行星滚柱丝杠PWG,使机电直线致动器能在最小结构空间内达到最高效率。

先来看下滚珠丝杠和滑动丝杠。基于轴向导程(升角)的提高,低摩擦的运作,以及高定位精准性和复位准确性,滚珠丝杠有着高强动力(活跃度),特别在磨削生产领域。但由于几何学的原因,小导程是很难实现的。与之相反,滑动丝杠随着轴向导程增加(从10mm起),有着更高的承载力和很高的定位精确性。

更大辊压接触面使得获得最大的承载力和刚度成为可能

丝杠的第三个变量是构造,它能够在低于5mm,即较小转轴导程时提供更高的力。相应的,Schaeffler研发了所谓的行星滚柱丝杠 PWG:行星在主丝杠上平行排列成的V型槽中辊动。行星回转确切说是传动,是通过主轴螺母来保证的。这里第二个分出的螺母用滚动轴承沟安置在最末,内部将行星尾部咬合。通过滚动接触面的增加,PWG与另外两种丝杠相比获得了更大的承载力和刚性。内部优越的承载分部,以及丝杠法兰与行星沟槽球性法兰间良好的润滑,都能实现较低摩擦。通过选择合适的行星滚动沟槽直径能够实现最小从0.75mm提升到了5mm的导程.

另一个特别之处就是,转轴与行星都能在非切削的条件下生产。这样,由于良好纤维走向,材料的密闭性提高了,刚性提高了,承载量也比传统生产提高了15%。此外,这种生产方法降低了成本,达到了可以与非切削生产的滚珠轴承比较的水平。通过两个轴承半螺母间的垫片获得一定的静态预紧力是非常容易实现的(可以抵消齿间隙)。

结构空间减小,效率增加,成本降低

PWG填补了RGT(滚柱丝杠)和KGT(滚珠丝杠)轴承直径从5~30mm间,更大承载力和可能的最小导程的空缺。例如,导程为0.75mm,扭距40Ncm下轴向力为2200N。因此,即便是很小的发动机也能产生很大的轴向力。

在运用行星滚柱丝杠PWG后,Schaeffler不止是生产拥有高效率,更长使用寿命和低廉维护费用的电动发动机,而且要生产更低成本的发动机。电动传动装置的集成可以简单在外部丝杠螺母外径上通过滑键进行连接。

与气缸不同,PWG在相同的输出功率下,可以节约很多能量。这是由于气态直列式发动机结构上的原因,会造成有很多能量损失(例如,漏气损失、发动机损失、起始损失)。与此相反,电磁发动机只出现机械损失与发动机损失(图3)。所以每年可以节省好几千欧元。PWG不仅能代替气态发动机,而且是第一次,通过机械驱动缸替代高效率液压的使用。

PWG结构系列主要投入使用于精简的发动机。在所有的工业领域里都能使用它,例如,在医疗技术方面,在升降柱中,在机床中,但凡要求在最小结构空间内获取最大功率的电磁发动机的领域,都能使用这种结构。

运用领域有:在太阳能技术中的反射追踪系统,风能中方位角度的调节中,机械制造中作为钣材塑形的进刀单元,在卷边机中,在喷色塑模机的闭合气缸中,在铆接钳、切割钳和黏合剂涂胶枪中。以及汽车制造业中离合器执行元件中的使用。

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