一、導程與螺距的定義及關系
螺距(Pitch, P):相鄰兩螺紋牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。
導程(Lead, L):絲桿旋轉一周時,螺母沿軸向移動的距離。
單頭螺紋:導程 = 螺距()。
多頭螺紋:導程 = 螺距 × 頭數()。
示例:若絲桿為 3 頭螺紋,螺距為 5mm,則導程為 15mm。
二、對升降速度的影響
導程與速度的關系:
線性正相關:導程越大,相同轉速下速度越快。例如,導程 10mm 的絲桿比 5mm 的速度快 1 倍。
應用場景:
快速升降:選擇大導程(如 20mm),適用于自動化分揀設備。
準確定位:選擇小導程(如 2mm),適用于數控機床進給系統。
螺距的間接影響:
螺距增 大(單頭螺紋)時,導程同步增 大,速度提升。
多頭螺紋通過增加頭數提高導程,同時保持螺距較小,平衡速度與螺紋強度。
三、對負載能力的影響
導程與負載的關系:
反比例關系:導程增 大時,相同扭矩下負載能力下降。例如,導程翻倍,負載減半。
自鎖臨界值:導程角(為絲桿中徑)超過當量摩擦角時,自鎖失效,需額外制動。
螺距的影響:
螺距增 大(單頭)時,螺紋接觸面積減小,易導致絲桿磨損或變形,降低負載能力。
多頭螺紋通過分散負載到多個螺紋牙,可提升承載能力,但需平衡導程與螺距的關系。
四、效率與自鎖的平衡
導程角與效率:
導程角增 大,傳動效率提高(如導程角 10° 時效率約 70%,5° 時約 50%),但自鎖能力下降。
應用選擇:
需自鎖:導程角 ≤ 當量摩擦角(通常 3°~5°),犧牲部分效率。
需有效:導程角 > 當量摩擦角,搭配制動器實現安全制動。
螺距與螺紋強度:
螺距過大時,螺紋根部易產生應力集中,需通過材料升級(如高強度合金鋼)或增 大絲桿直徑補償。
五、選型建議與工程實踐
快速場景:
選擇大導程(10~20mm)、多頭螺紋(3~5 頭),匹配高轉速電機。
注意絲桿剛性校核,避免高速振動。
重載場景:
選擇小導程(2~5mm)、單頭螺紋,優先保證自鎖與負載能力。
配合蝸輪蝸桿的低傳動比(如 1:50),通過減速器放大扭矩。
惡劣環境優化:
高溫環境:導程設計需預留熱膨脹余量,避免卡死。
粉塵環境:大導程配合防塵罩,減少顆粒堆積影響。