滾柱螺桿系統(tǒng)通常比液壓系統(tǒng)占地面積更小，設計更緊湊。用滾柱螺釘替換液壓系統(tǒng)的一個動機是在不影響性能的情況下減少笨重和輔助設備及其相關維護。

圖像來源：Rollvis

滾柱螺桿軸有多種直徑和負載能力。有些直徑為3.5毫米，承載能力為500磅，而其他直徑為120毫米，承載力為500000磅，足以舉起自由女神像。無論尺寸大小，滾柱螺桿系統(tǒng)在高作用力應用中都表現(xiàn)良好，與復雜的液壓系統(tǒng)相比，它簡化了集成、設置、操作和維護。

那么，設計工程師如何確定哪種尺寸的螺釘適用于給定的應用？

通常，選擇正確的滾柱螺桿尺寸有四個主要選擇標準：循環(huán)或操作壽命、峰值負載、速度和物理空間要求。

微型滾柱螺桿圖像來源：Rollvis

首先也是最重要的考慮因素是機器制造的循環(huán)壽命或疲勞發(fā)生前的操作壽命。因此，我們比較了基于滾柱螺桿的系統(tǒng)可以進行多少次循環(huán)，以及應用程序需要多少次循環(huán)。不同尺寸的螺釘可以處理給定的峰值載荷，但會產(chǎn)生不同的循環(huán)壽命，因此必須了解峰值載荷和典型軸循環(huán)的載荷。

標稱壽命通常按轉數(shù)或小時計算。對于帶有單個螺母的螺釘和帶有預緊螺母的螺釘，有不同的計算方法。對于單個非預緊螺母，一般計算如下：

L10=（C/Fm）3 x 106

式中，L10=標稱壽命

C=動態(tài)負載能力

Fm=平均荷載

這種計算在滾柱螺釘中很常見，并且基于90%的存活概率。通過將L10乘以可靠性系數(shù)，可以調整標稱壽命以獲得更高的可靠性。例如，如果一個應用程序需要95%的可靠性，我們可以將L10乘以0.62得到修改后的壽命。

注意，如果載荷在整個循環(huán)過程中是恒定的，則平均載荷Fm等于實際載荷或峰值載荷。然而，如果載荷在整個循環(huán)過程中發(fā)生變化，則可以根據(jù)每個行駛距離所施加的載荷來計算Fm。

例如，假設我們想更換電梯或維修千斤頂中的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)為1500 psi，5英寸。圓柱峰值載荷為25000 lb，轎廂升降機在整個循環(huán)期間提升峰值載荷。在確定基于螺釘?shù)闹聞悠鞯某叽鐣r，螺釘直徑必須為48 mm，引線為20 mm，循環(huán)壽命約為110萬次。我們可以將周期數(shù)轉換為小時、年、周或其他度量單位，以確保系統(tǒng)與目標壽命一致。

升降機載荷與行程自動滾柱螺桿應用

對于轎廂升降機和服務千斤頂應用，滾柱螺桿驅動軸上的載荷相當恒定（平均載荷基本上等于該值）。

然而，假設我們有相同的峰值載荷25000磅和相同的5英寸。壓力為1500psi的液壓缸。與在整個循環(huán)中提升峰值負載的電梯不同，沖床的峰值負載僅在行程的一小部分出現(xiàn)。

例如，在一個12英寸的系統(tǒng)中。行程，比如負載開始于5000磅，第一個8英寸。，而25000磅的峰值載荷僅在最后4英寸時被壓下。中風的嚴重程度。當系統(tǒng)縮回12英寸時。，負載恢復到5000磅。因為我們仍然必須輸出與轎廂升降機示例中相同的25000磅負載，所以我們可以選擇直徑為48毫米、引線為20毫米的相同螺釘。雖然在電梯中，螺桿的循環(huán)次數(shù)不是110萬次，但在壓力機中，螺桿可以循環(huán)640萬次。

在這種情況下，我們需要定義目標壽命或指定要制造多少零件。如果640萬個循環(huán)轉換為640萬件，我們只需要制造100萬件，那么我們可以選擇更小的螺釘。我們可以將直徑為48 mm的螺釘改為直徑為36 mm、導程為20 mm的螺釘，從而產(chǎn)生大約120萬個循環(huán)。

壓力負荷與行程機床滾柱螺桿應用

對于機床壓力機應用，滾柱螺桿驅動軸上的載荷變化很大（平均載荷反映了典型循環(huán)和峰值工作值）。

當考慮目標循環(huán)壽命或要制造的零件數(shù)量時，螺桿速度通常是另一個選擇標準。盡管螺釘需要移動的距離以及在該距離內施加的載荷對于確定循環(huán)期間的平均或平均載荷是必要的，但通過該距離的速度會影響生產(chǎn)。

雖然最大轉速限制了應用速度，但當選擇正確的螺釘端軸承時，它很少有影響