高负载低摩擦滚珠螺杆的研发
合作区域: 国内
拟投入总金额: 50.0万元
所属地域: 梅墟街道
技术领域: 数理科学部
技术交易金额: 万元
截止日期: 2027-10-28
信息描述
研发背景:

伺服压力机、大型自动化装备、锂电产线、重载机器人、大型机床进给单元对滚珠螺杆的承载能力、传动效率、温升控制、寿命稳定性要求持续提升。常规滚珠螺杆在高轴向载荷工况下,滚珠与滚道接触应力大、滑移摩擦加剧、反向器内滚珠碰撞冲击明显,摩擦扭矩高、发热量大,易出现热变形、预紧失效、疲劳点蚀、精度快速衰减等问题;单纯提高承载往往会带来摩擦损耗上升,二者难以兼顾。进口高端重载低摩擦滚珠螺杆价格高、交付周期长,而国产同类产品在接触型面匹配、循环回路、润滑适配、摩擦一致性上短板突出,高负载下传动效率偏低、温升难以控制,制约国产重载直线伺服装备节能、高精度、长寿命化发展,亟需开展高负载低摩擦滚珠螺杆专项研发。

主要内容:

开展高负载低摩擦滚珠螺杆副一体化设计与试制。基于接触力学、多体动力学仿真,优化滚道截面轮廓、滚珠排布、反向循环回路结构,降低滚珠进出循环器的冲击与滑移摩擦;优选轴承钢材料,优化热处理、表面强化与精密磨削工艺,控制滚道表面粗糙度、残余应力;研究适配重载工况的预紧结构方案,在保证刚度、消除背隙的同时抑制附加摩擦;开展专用润滑方案与润滑通道设计,建立长效减摩润滑结构;搭建综合性能试验台,测试额定动载荷、静载荷、摩擦扭矩、传动效率、温升、刚度、疲劳寿命;分析载荷、转速、预紧量对摩擦特性的影响规律,优化结构与工艺参数;形成螺杆、螺母、反向器全套加工图纸、磨削工艺、装配工艺、检测方法,开展样机耐久验证。

前期研究开发基础:

无

现有的生产和研发的设备:
攻关目标:
  1. 在额定高负载条件下,相比同规格传统滚珠螺杆,摩擦扭矩显著降低,传动效率提升,稳态温升得到有效抑制,减少热变形对定位精度的影响。
  2. 优化滚道与循环结构,提升接触承载能力,改善滚珠受力均匀性,降低点蚀、早期磨损风险,延长疲劳使用寿命。
  3. 实现摩擦特性稳定,正反向运动摩擦差异小,运动平顺性好,满足重载伺服系统低速平稳进给、高频往复作业要求。
  4. 完成样件试制与台架验证,输出结构方案、仿真模型、加工装配工艺、性能检测规范,具备批量生产条件,支撑重载伺服装备国产化配套。
成果形式:
  1. 在额定高负载条件下,相比同规格传统滚珠螺杆,摩擦扭矩显著降低,传动效率提升,稳态温升得到有效抑制,减少热变形对定位精度的影响。
  2. 优化滚道与循环结构,提升接触承载能力,改善滚珠受力均匀性,降低点蚀、早期磨损风险,延长疲劳使用寿命。
  3. 实现摩擦特性稳定,正反向运动摩擦差异小,运动平顺性好,满足重载伺服系统低速平稳进给、高频往复作业要求。
  4. 完成样件试制与台架验证,输出结构方案、仿真模型、加工装配工艺、性能检测规范,具备批量生产条件,支撑重载伺服装备国产化配套。