滚珠丝杠中的滚动摩擦机制

滚珠丝杠中的滚动摩擦机制

滚珠丝杠中的滚动摩擦主要有以下四种机制。

弹性滞后：当刚性球在粘弹性平面上滚动时，由于压缩区和反向松弛区的不对称变形，弹性接触力不平衡，形成球滚动的阻力矩。

塑性变形：刚性球沿塑性平面滚动。在压应力和剪应力的共同作用下，接触平面发生塑性变形，接触平面的变形阻力，产生阻碍球滚动的切向反应和偏心的法向反应，形成滚动摩擦。

界面粘附：化学和物理吸附发生在固体表面，导致滚动球的摩擦阻力。

界面微滑：界面微滑主要有三种情况；一、弹性微滑。当刚性球体在弹性平面上滚动时，由于球体与接触面材料的弹性模量不同，球体每旋转一周的平动距离小于其周长。二、几何微滑。当球体在滚道内滚动时，接触区域是球体上的椭圆表面。如果滚道的弧半径与球体非常接近，椭圆表面的长短轴相对较大，垂直于滚动方向的平面上有较长的接触弧，则接触弧上各点的线速不同，只有对称的两点是瞬时转心，两点两侧有不同程度的微滑动。三、牵引微滑。当法向力和外力矩共同作用于球体时，球体在平面上的接触区域将受到静摩擦的影响，由接触面上的粘附区和微滑区共同提供。

滚珠丝杠副中，滚珠与滚道的弹性模量相当，因此不考虑滚珠与滚道之间的弹性微滑。几何微滑是滚珠在滚道内滚动的产生滚动阻力的主要原因。同时，考虑到滚珠与滚道接触面在滚珠丝杠副预紧力作用下的弹性变形。因此，根据叠加原理，滚珠丝杠副中的动态预紧转矩可以由弹性变形引起的摩擦阻力矩、滚珠自旋阻力矩、几何滑动引起的摩擦阻力矩和循环返回装置产生的滚珠阻力矩组成。