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)點在機床、塑料機械、木工機械、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、嚴重變形和斷裂失效三種。

表面損傷失效指機械零件因表面損傷而造成機械設(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)生點蝕，材料產(chǎn)生剝落。

產(chǎn)生原因:長期超負荷運行；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；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；設(shè)備老化等。措施：選擇適當?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)；定期進行產(chǎn)品維護，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)運行劇烈顫動，有噪聲；滾珠運動阻滯，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，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；可以改進滾珠絲杠的密封；采用抗腐蝕能力強的潤滑劑；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)致整個機械設(shè)備無法正常工作，或者工作但產(chǎn)品質(zhì)量嚴重下降的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為絲杠、螺母滾道嚴重變形；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；運輸或使用不當，受到大的沖擊載荷；異物進入造成運轉(zhuǎn)阻塞等。措施：選擇合適的產(chǎn)品；正確運輸和使用產(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度極限的外加負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，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；查驗應(yīng)用條件，如載荷、運轉(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?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)符合標準，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)防護措施：過熱：灰塵、污物嚴重；導(dǎo)電；潮濕；腐蝕性化學(xué)品（如冷卻液）等；

３）工作運行狀態(tài)外部負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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