[发明专利]双螺母滚珠丝杠副最大轴向载荷获取方法

说明书

本发明公开了一种双螺母滚珠丝杠副最大轴向载荷获取方法，包括以下步骤：结合丝杠、螺母的变形，获取单螺母滚珠丝杠副的载荷分布；在此基础上，结合丝杠、螺母及预紧垫片等弹性元件的变形，获取双螺母滚珠丝杠副的载荷分布；最后，结合卸载状态时双螺母的受载变形关系，求得双螺母滚珠丝杠副的最大轴向载荷。传统获取双螺母滚珠丝杠副最大轴向载荷的方法是将最大轴向载荷简单地视为初始预紧力的2.83倍或3倍，而本发明的方法全面考虑了丝杠、螺母滚道和垫片等弹性元件的变形，分析更全面，可准确获取螺母内滚珠的承载情况，进而求得最大轴向载荷，方法更有效且结果更准确。

技术领域

本发明属于滚珠丝杠副性能测试领域，特别是双螺母滚珠丝杠副最大轴向载荷获取方法。

背景技术

滚珠丝杠副是数控机床的核心功能部件，其精度保持时间决定了机床的可靠使用寿命。对于传统的双螺母滚珠丝杠副，垫片预紧使得两侧螺母的滚道与滚珠接触变形，尽可能消除了往返行程的间隙。随着所受的轴向载荷逐渐增大，当达到最大轴向载荷时，双螺母滚珠丝杠副的一端螺母滚道会与滚珠脱开，此时达到卸载状态。卸载状态的滚珠丝杠副会产生反向间隙，定位精度无法保证，基本失去了精度保持能力。为了避免卸载状态的产生，双螺母滚珠丝杠副的最大轴向载荷的准确计算至关重要。

通过查阅相关资料文献，目前对于双螺母滚珠丝杠副的最大轴向载荷计算，普遍认为和初始预紧力相等，或是初始预紧力的2.83倍或3倍。但是，最大轴向载荷和初始预紧力相等的观点，不符合赫兹接触变形理论，只是简单直观考虑了轴向受载关系，缺乏理论依据。最大轴向载荷是初始预紧力的2.83倍或3倍的观点，考虑了赫兹接触变形理论，但是没有考虑丝杠、螺母滚道和垫片等弹性元件的变形情况，即假设其刚性足够大、变形量很小。这些都与实际情况不符，且弹性元件较多时将出现较大偏差，难以准确得到滚珠丝杠副的最大轴向载荷。因此，现阶段急需提供一种双螺母滚珠丝杠副最大轴向载荷的准确计算方法。

综上所述，目前对滚珠丝杠副最大轴向载荷的计算忽略的因素较多，缺乏准确的计算方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑双螺母滚珠丝杠副中丝杠、螺母以及包括垫片在内的弹性元件的变形等多种因素的滚珠丝杠副最大轴向载荷获取方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：双螺母滚珠丝杠副最大轴向载荷获取方法，包括以下步骤：

步骤1、结合丝杠、螺母的变形，获取单螺母滚珠丝杠副在轴向载荷作用下的载荷分布；

步骤2、结合丝杠、螺母及弹性元件的变形以及步骤1的载荷分布，获取双螺母滚珠丝杠副在轴向载荷作用下的载荷分布；

步骤3、结合步骤2的载荷分布以及双螺母滚珠丝杠副卸载状态时的受载变形关系，获取双螺母滚珠丝杠副的最大轴向载荷。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)相较于传统的2.83倍或3倍理论计算，本发明全面考虑了滚珠丝杠副中丝杠、螺母以及包括垫片在内的弹性元件的变形情况，分析更全面，且符合实际受载情况，使得最大轴向载荷的测量更准确；2)通过建立双螺母中受载最大的滚珠轴向变形量之间的关系，能获取每个滚珠在丝杠和螺母处的受载情况，便于获取载荷分布；3)本发明不仅适用于双螺母滚珠丝杠副的最大轴向载荷获取，同样适用于单螺母变导程预紧滚珠丝杠副等最大轴向载荷的获取。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本发明双螺母滚珠丝杠副最大轴向载荷获取方法流程图。

图2为本发明双螺母滚珠丝杠副在轴向载荷作用下滚珠与滚道的受力关系图。

图3为本发明双螺母滚珠丝杠副在轴向载荷作用下两个螺母的受载变形曲线示意图。

具体实施方式