Механизъм на динамична характеристика и триене на валцувани винтове
В полето на прецизна механична трансмисия, валцуван винт (ролка винт) се превърна в един от основните компоненти на прецизния мобилен телефон по силата на значителните си предимства на високата ефективност на предаването и ниската загуба на триене. Изследването на неговото динамично поведение и характеристики на триене е от ключово значение за повишаване на точността, стабилността и живота на системата за предаване.
Първо, характеристиките на структурата и предаването на подвижен винт
Потърсете винт през ролката в винта и гайката на спиралната подвижна пътека между реализацията на предаването на мощност, ефективността на предаването му може да достигне 90% ~ 98%, много повече от традиционния плъзгащ се винт (ефективност от само 30% ~ 50%). Домашната обща повърхност на ролката е разделена на единична дъга и двойна дъга Два вида:
Тип с единична дъга: Ролката и винта и гайката Всяка форма 2 Контактни зони, структурата е проста, но ограничена способност за лагер;
Тип двойна дъга: Чрез оптимизиране на кривината на пистата, образуването на 4 области за контакт, които могат да разпределят равномерно натоварването, да подобрят твърдостта и устойчивостта на удар.
Когато се генерира аксиално относително движение между винта и гайката, ролката участва в подвижността, въртенето и плъзгането едновременно:
Rolling: Основното движение по протежение на спираловидния път, реализиращо ефективно предаване;
Въртене: Въртенето на самия валяк около оста, задвижвано от триене в контактната зона;
Плъзгане: Поради спиралния ъгъл на повишаване и контактни разлики в напрежението, генерирани от малкото приплъзване, е един от основните източници на загуба на триене.
Второ, основните измерения на динамичния анализ
1. Свържете се с механиката и траекторията
Когато центърът на ролката се движи по спиралната повърхност, неговата траектория следва уравнението на спиралата, а параметрите на движението (напр. Ъгъл на спиране на повдигането и олово) пряко влияят на коефициента на предаване и разпределението на натоварването. При действието на аксиално натоварване контактът между ролера и пистата принадлежи към контакт с динамично налягане на еластично течност, контактното напрежение може да бъде изчислено чрез теорията на Hertz и микроскопичното поведение на плъзгане на контактната зона трябва да бъде анализирано чрез комбиниране с трибологична теория.
2. Механизъм на триене и източник на загуби
Триенето на валцуващия винт е сложен процес на многофакторно свързване, включително главно:
Чисто търкаляне на търкаляне: загуба на енергия, причинена от еластичната хистерезис на материала, засегната от твърдостта на материала, процеса на обработка на топлината, грапавостта на повърхността на пътеката и други фактори;
Rolling - Плъзгащо се триене: Между ролката и пистата поради спиралната сила на движението, генерирана от относителното плъзгане, и спиралния ъгъл на повдигане, предварително зареждане, точността на сглобяване е тясно свързана;
Чисто плъзгащо се триене: триене, причинено от локализирано приплъзване в контактната зона (напр. Когато стартирате, спирате или променяте посоката), значително повлияно от внезапни промени в състоянието на натоварване и смазване;
Вискозно триене: Метролекулярно съпротивление на смазката, генерирано от загубата, в зависимост от вискозитета на смазката, температурата, съдържанието на частици за замърсяване и други параметри.
3. Динамичен отговор и стабилност
При високи скорости или при променливи условия на натоварване инерционните и центробежни сили на ролките могат да причинят вибрация и шум. Например:
Когато скоростта на въртене на винта надвиши критичната стойност, центробежната сила на ролката може да доведе до неравномерен контакт на напрежение или дори откъсване от пистата;
Обратното движение, недостатъчното предварително зареждане ще доведе до явлението „празно възвръщаемост“, което ще повлияе на точността на позициониране.
Чрез установяването на модел на динамика на многото тяло (напр. Като се има предвид гъвкавите характеристики на тялото на винта, гайката и ролката), вътрешната честота на системата, модела на вибрация и динамично разпределение на натоварването могат да бъдат симулирани.
Основни технически предизвикателства и изследователски указания
1. Технически затруднения
Мултифизично моделиране на свързване на полето: Необходимо е да се разгледа пресечната точка на контактната механика, трибологията, топлопредаването и динамиката;
Анализ на чувствителността към параметрите: предварително зареждане, условия на смазване, производствени грешки и други малки промени могат значително да повлияят на производителността на предаването;
Експериментално тестване Bottleneck: Площта за контакт на ролките на напрежението и температурата е трудно да се измерва директно и трябва да се разчита на косвени средства като измервателни уреди, инфрачервено измерване на температурата. Косвени средства.
2. Посока на граничните изследвания
Нов дизайн на профила на Raceway: като асиметрична дъга, профил на елиптична дъга, за да се намали концентрацията на контактно напрежение;
Интелигентна система за смазване: Въз основа на сензора в реално време мониторинг на състоянието на смазване, динамично регулиране на стратегията за доставка на масло;
Лек и устойчив на умора дизайн: Използването на алуминиеви материали с висока якост (напр. Карбуризирана лагерна стомана) и процеса на укрепване на повърхността (напр. Обработка на подвижността).
Четвърто, инженерни приложения и перспективи
Подвижните винтове се използват широко в прецизните машинни инструменти, аерокосмическите серво механизми, оборудването за опаковане на полупроводници и други сценарии. Например, в таблицата на задвижващата система на фотолитографската машина, чрез оптимизиране на параметрите за контакт на ролките, точността на позициониране може да бъде подобрена до нивото на нанометъра, докато грешката на термичната деформация може да бъде намалена с повече от 80%.
In the future, with the upgrading of the demand for high-speed and high-precision transmission in intelligent manufacturing, the dynamics analysis of rolling screws will rely more on digital twin technology and artificial intelligence algorithms, and through the real-time collection of operational data (such as vibration signals and temperature fields), it will realize fault prediction and life management, and promote the development of the transmission system in the direction of "self-awareness and Самооптимизация ". .
