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采用创新丝杠传动技术的机电一体化直线执行器
发布时间：2016-07-15 11:16:19 阅读次数：1333
随着采用全新设计理念和工作原理， 舍弗勒拓展了其丝杠产品系列至具备特别高的承载能力和功率密度的丝杠传动。凭借所谓的“行星丝杠传动”（PWG）的技术特性，可与舍弗勒滚珠丝杠传动（KGT）及滚柱丝杠传动（RGT）装置互补。舍弗勒以此完美地拓展了其丝杠传动产品系列，在速度、精度和承载能力方面，皆可提供适用于各种工况的最佳解决方案。行星丝杠传动（PWG）为“智能执行器”的开发奠定了基础：在最小结构空间达到最高效率的机电一体化直线执行器
滚珠丝杠传动和滚柱丝杠传动都已立足于丝杠传动市场。滚珠丝杠传动的突出优点包括：大螺距下的高动态性能，低摩擦运行，高定位精度和高重复精度。但由于几何精度限制，无法实现丝杠小螺距运行。相比之下，滚柱丝杠传动在丝杆螺距大于约10毫米时，可提供更高的承载能力和高定位精度。
所缺失的是第三种可在小于5毫米的小丝杆螺距上支持更高载荷的设计方案。为此舍弗勒研发了所谓的行星丝杠传动（PWG）：配有v形平行槽的行星齿轮旋转于丝杆上。通过丝杆螺母保证了行星齿轮和其驱动器的转动。两件式螺母的端部同样带有凹槽，与行星齿轮端部啮合。更多的滚动接触使得PWG与其他两种设计相比，具备了更高的承载能力和刚性。由于内部载荷分布均匀，以及丝杆螺纹侧面和行星齿轮槽鼓形侧面的完美契合，保证了较小的摩擦。当相应的行星齿轮槽径选择得当时，可实现0.75至5毫米的最小总螺距。
制造工艺的特点是：丝杆和行星齿轮采用无屑加工，从而提高了材料压缩率，实现了最佳金属流，使强度最大化，且与传统工艺相比，承载量进一步提升了15%。该制造工艺还可将制造成本降低至无屑加工的滚珠丝杠的同样标准。在两半丝杠螺母之间加入间隔垫圈，就能轻松实现预受力单元无间隙。
舍弗勒集团成员公司之一FAG航空航天有限两合公司开发出一款新型飞机发动机球轴承，重新定义了航空高速主轴轴承的性能极限。作为德国联邦经济事务和能源部航空研究项目下实施的合作项目“高效燃油系统”的一部分，FAG航空航天公司设计的这款发动机轴承首次超越400万毫米每分钟的速度指数，且仅耗用最低限度的冷却油量。在更高效的发动机发展过程中，该新型轴承象征着一次重大意义的技术飞跃，每年世界各地的客机可降低共达200,000吨的燃油消耗量。
这一球轴承已通过舍弗勒试验台验证，其中试验方案的要求（模拟飞行周期）在项目伙伴方德国MTU航空发动机公司的密切合作下进行了协调。在相同油量下，新的冷却设计对传统轴承套圈的最大允许温度成进行特定调整，这意味着以完全相同的轴承温度和油量实现了近70%的更高速度指数，因此尽管圆周速度更高，但仍可使用当前的材料和冷却油。反过来，若速度指数保持不变且使用更少量的冷却油，则轴承温度将降低达25摄氏度，且功率损耗减少达25%。所有的这一切都提高了轴承的效率及可靠性。该型飞机发动机轴承同时具有集成设计的油膜减震特征。此外，性能增强的“二次淬硬”滚道具有更强的鲁棒性、强度及耐磨性，与此同时也降低了滚动接触载荷。新型球轴承更高的效率及可靠性也归因于外环的直接冷却和帮助减少摩擦及重量的陶瓷球。在航空航天领域应用的轴承，即使在最严苛的工作条件下仍需具有最大可靠性。目前，在起飞初始阶段，试验中发动机轴承的速度指数可达240万毫米每分钟。然而，要满足未来航空公司的需求以及环境与气候保护立法中的约束条件，在未来20年，有关飞机发动机的机械效率和热效率仍需取得进一步的提高。因此，轴承的速度与热负荷能力需要增强，而要达到此目的，则要求具备新型材料、冷却概念、生产制造与热处理工艺，以及先进的计算与模拟方法。
