典型的PRS主要由三個部件組成,即絲杠、滾柱、螺母,其中絲杠是牙型角為90°的多頭螺紋,滾柱是具有相同牙型角的單頭螺紋,其牙型輪廓通常加工成球面,目的是提高承載能力,降低摩擦,提高效率。螺母是具有與絲杠相同頭數和牙型的內螺紋。若干個滾柱沿絲杠圓周方向均勻分布,當絲杠旋轉時,滾柱既繞著絲杠軸線公轉,又繞自身軸線自轉。滾柱與螺母具有相同的螺旋升角,與螺母嚙合時能夠確保純滾動并且沒有相對軸向位移。
PRS結構形式
PRS的結構形式主要是通過滾柱相對于絲杠和螺母的運動關系來分類,主要有5種結構形式,分別為標準PRS、反向式、循環式、軸承環式和差動式。這5種結構形式均包括絲杠、滾柱和螺母三大部件。CarlBrunoStrandgren發明的行星滾柱絲杠副屬于標準PRS,由3頭絲杠、3頭螺母和3個單頭螺紋的滾柱組成,三者的牙型均為90°三角形,接觸角為45°,滾柱牙型輪廓修形成球形輪廓。
與目前廣泛應用的滾珠絲杠相比,PRS具有以下優點:
(1)滾柱與絲杠接觸半徑更大,且所有滾柱同時參與嚙合,接觸點多,比滾珠絲杠在相同絲杠直徑下承載能力提高6倍、相同負載下比滾珠絲杠節省1/3空間、壽命提高14倍、工作環境溫度范圍提高2倍。當滾柱絲杠直徑為120mm時,其推力可達120t。
(2)滾柱絲杠用滾動摩擦代替滑動摩擦,與滾珠絲杠傳動效率相當,潤滑良好的情況下效率可達90%。
(3)滾柱相對于螺母沒有軸向運動,因此具有加速、旋轉和減速的能力,轉速可達6000r/min,直線速度2m/s,加速度7000rad/s2,而滾珠絲杠很難達到上述指標。
(4)采用行星機構控制滾柱運動,不需要滾動件循環裝置,且高速運轉時產生的振動噪聲較小。
(5)可在惡劣環境下使用。滾柱兩端的直齒與安裝在螺母內的內齒圈嚙合,容易保證正常運轉。
(6)拆卸方便,拆卸時可不拆下滾柱,直接將螺母旋出。
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