滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的典型失效及措施

滾珠絲杠傳動系統(tǒng)是機(jī)械傳動的關(guān)鍵部分，它以其高效率(一般>90%）高度用命節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)在機(jī)床、塑料機(jī)械、木工機(jī)械、自動化等行業(yè)得到廣泛的使用。了解滾珠絲杠系統(tǒng)失效的典型形式和原因，對合理設(shè)計(jì)產(chǎn)品、提高工作壽命、降低設(shè)備故障率具有很大的幫助。

滾珠絲杠傳動系統(tǒng)主要包括滾珠絲杠、螺母、滾珠、反向器、密封件等幾部分。滾珠絲杠傳動系統(tǒng)典型的損壞失效形式一般分為：表面損傷、嚴(yán)重變形和斷裂失效三種。

表面損傷失效指機(jī)械零件因表面損傷而造成機(jī)械設(shè)備無法正常工作或失去精度的現(xiàn)象。主要包括：接觸疲勞失效、磨損失效與腐蝕失效。接觸疲勞失效是指零件在作滾動或滾滑復(fù)合運(yùn)動時，由于承受交變接觸載荷，使表面材料疲勞斷裂而形成點(diǎn)蝕或剝落的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)有螺母、絲杠的滾道及滾珠的工作表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕，材料產(chǎn)生剝落。

產(chǎn)生原因:長期超負(fù)荷運(yùn)行；產(chǎn)品缺陷：如材料、硬度、滾道表面粗糙度等；潤滑問題：潤滑劑粘度和用量用法不當(dāng)；固體顆粒侵入，循環(huán)作用造成的疲勞損壞；未及時維修或維修不當(dāng)；設(shè)備老化等。措施：選擇適當(dāng)?shù)臐L珠絲杠產(chǎn)品；優(yōu)化潤滑方式，選擇合適的潤滑劑和潤滑量；安裝時保證零件與環(huán)境的清潔，優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)；定期進(jìn)行產(chǎn)品維護(hù)，及時更換疲勞產(chǎn)品。

磨損失效是指表面之間的相對滑動摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效。持續(xù)的磨損使各零件逐漸損壞，并最終導(dǎo)致滾珠絲杠系統(tǒng)的精度喪失及其它相關(guān)問題。磨損失效是常見的失效形式之一，按磨損形式通常又分為磨粒磨損和粘著磨損。

磨粒磨損指滾動工作表面之間擠入外來硬質(zhì)顆粒或異物或金屬表面磨屑相互摩擦而引起的磨損，常在工作表面造成犁溝狀的擦傷或凹痕。其具體表現(xiàn)為滾珠絲杠系統(tǒng)運(yùn)行劇烈顫動，有噪聲；滾珠運(yùn)動阻滯，螺母卡死；絲杠、螺母的滾道工作表面有不均勻凹坑，局部剝離。

產(chǎn)生原因：密封不合適或損壞造成金屬顆粒等異物侵入；安裝或工作環(huán)境不清潔，造潤滑劑不合適等。措施：選擇合適的密封形式，及時更換受損的密封件；改善運(yùn)輸、安裝與使用方法和條件；選用合適潤滑劑并及時更換等。

粘著磨損指由于摩擦表面的顯微凸起或異物使摩擦面受力不均，在潤滑條件嚴(yán)重惡化時，因局部摩擦生熱，造成摩擦面局部變形和材料焊合現(xiàn)象。輕微的粘著磨損稱為擦傷，嚴(yán)重的粘著磨損稱為咬合。具體表現(xiàn)為滾珠或滾道變粗糙；接觸面擦傷、材料卷起。

產(chǎn)生原因：滾珠在進(jìn)入與離開承載區(qū)域時的急劇變速；潤滑劑的種類與用量不合適：異物侵入，滾珠滾動受阻；有水侵入等。措施：根據(jù)工況選用合適的滾珠絲杠產(chǎn)品；選用合適的潤滑劑和潤滑量：改善密封等

摩擦副對偶表面在相對滑動過程中，表面材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，并伴隨機(jī)械作用而引起的材料損壞現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。

具體表現(xiàn)為滾道工作表面出現(xiàn)不均勻的坑狀銹斑或與滾珠節(jié)距相同的銹蝕，滾珠絲杠整體生銹及腐蝕。

產(chǎn)生原因：存放或使用不當(dāng)，水、腐蝕性物質(zhì)等侵入；溫差變化大，形成冷凝水；密封失效；潤滑劑、防銹劑不合適等。措施：存放與使用時盡可能避免與水和腐蝕性物質(zhì)接觸；可以改進(jìn)滾珠絲杠的密封；采用抗腐蝕能力強(qiáng)的潤滑劑；暫時不用或停轉(zhuǎn)時采取正確的防銹措施。

變形失效過量變形失效指零件在工作過程中產(chǎn)生超過允許值的變形量而導(dǎo)致整個機(jī)械設(shè)備無法正常工作，或者工作但產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為絲杠、螺母滾道嚴(yán)重變形；滾道工作面出現(xiàn)滾珠節(jié)距相同的壓痕等。

產(chǎn)生原因：靜載荷過高；運(yùn)輸或使用不當(dāng)，受到大的沖擊載荷；異物進(jìn)入造成運(yùn)轉(zhuǎn)阻塞等。措施：選擇合適的產(chǎn)品；正確運(yùn)輸和使用產(chǎn)品；改善密封等。

斷裂失效指零件斷裂而導(dǎo)致整個機(jī)械設(shè)備無法工作的現(xiàn)象。分為疲勞斷裂和受到超過材料強(qiáng)度極限的外加負(fù)載或沖擊載荷造成的過載斷裂。具體表現(xiàn)為絲杠、螺母明顯的部分脫落或整體裂痕；滾珠碎裂；反向器損壞等。

產(chǎn)生原因：滾珠絲杠載荷過大；安裝不好，滾珠絲杠傾斜，撓度過大：使用不當(dāng)，受到?jīng)_擊振動，瞬間載荷過大；轉(zhuǎn)速過高，急劇的加減速；異物污染造成滾珠絲杠運(yùn)動阻塞；材料缺陷，制造不良等。措施：選擇合適的產(chǎn)品：采用正確安裝方法；查驗(yàn)應(yīng)用條件，如載荷、運(yùn)轉(zhuǎn)及溫度等；避免沖擊、振動：選擇合適的密封產(chǎn)品；選擇適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┡c潤滑量等。

造成滾珠絲杠系統(tǒng)失效的原因有很多，而一種損壞失效形式也可能是多重因素共同作用的結(jié)果，為了最大限度的提高產(chǎn)品的利用率，在選擇、設(shè)計(jì)與使用滾珠絲杠傳動系統(tǒng)時應(yīng)注意以下幾個因素。

１）正確的安裝安裝的工序和的工具；產(chǎn)品與安裝環(huán)境應(yīng)清潔；滾珠絲杠系統(tǒng)以及其外圍設(shè)備的配合應(yīng)避免過緊或過松；安裝的直線度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，避免傾斜；

２）環(huán)境影響滾珠絲杠在以下環(huán)境中使用時應(yīng)采取相應(yīng)防護(hù)措施：過熱：灰塵、污物嚴(yán)重；導(dǎo)電；潮濕；腐蝕性化學(xué)品（如冷卻液）等；

３）工作運(yùn)行狀態(tài)外部負(fù)載是否超過額定載荷；避免沖擊、振動；注意滾珠絲杠系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，避免超速等；

４）合理的潤滑方式根據(jù)工作條件和要求選用合適的潤滑劑（不應(yīng)含固體顆粒）；確定合適的潤滑方式和潤滑量，避免缺潤滑或過潤滑等。

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