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。
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。
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