壓力速度關(guān)系對(duì)導(dǎo)螺桿設(shè)計(jì)的影響

在對(duì)使用聚合物螺母的導(dǎo)螺桿裝置進(jìn)行正確設(shè)計(jì)與選型時(shí)，壓力速度(PV)因子是一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。雖然大多數(shù)工程聚合物都列出了PV參數(shù)，但在考慮螺母負(fù)荷額定值時(shí)，這個(gè)參數(shù)一般都被忽略了，更多地被應(yīng)用于徑向襯套和滑動(dòng)應(yīng)用。

PV參數(shù)通過(guò)螺母和螺桿之間壓力和速度的乘積來(lái)定義導(dǎo)螺桿裝置的性能范圍。塑料具有一個(gè)固有的PV額定限值，而在某些條件下運(yùn)行的系統(tǒng)的PV可以計(jì)算出來(lái)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，施加到導(dǎo)螺桿上的負(fù)荷越大，就必須將它轉(zhuǎn)動(dòng)得越慢，以避免超過(guò)螺母的PV限值。反之亦然，速度越大，負(fù)荷容量越小。

塑料的PV額定值是由特定產(chǎn)品的材料復(fù)合人員賦予的。常見(jiàn)的復(fù)合塑料有杜邦公司的DelrinAF、Quadrant公司的Torlon和GEPlastics公司的LNPLubriloy。材料復(fù)合人員負(fù)責(zé)對(duì)所選的樹(shù)脂和添加劑進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。添加劑通常用來(lái)提高結(jié)構(gòu)和摩擦性能。材料復(fù)合人員通常使用材料圓盤在一個(gè)鋼表面上進(jìn)行PV測(cè)試。通過(guò)改變樣品的負(fù)荷和速度，可測(cè)出磨損拐點(diǎn)，因而測(cè)出材料的PV限值。雖然基礎(chǔ)樹(shù)脂具有一個(gè)特定PV額定值，但通過(guò)添加潤(rùn)滑劑和其他復(fù)合物，可將該額定值大大提高。這樣就為設(shè)計(jì)人員提供了很大的靈活性，可以針對(duì)他們的應(yīng)用取得適宜的PV范圍。應(yīng)該注意的是，各個(gè)公司的測(cè)試方法有所不同，因此在選擇一種材料時(shí)，***要對(duì)來(lái)自單一材料復(fù)合人員的不同塑料進(jìn)行比較。我們將會(huì)看到，也可以通過(guò)改變導(dǎo)螺桿部件的幾何形狀來(lái)改變系統(tǒng)的PV值。

令人吃驚的是，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)他們的系統(tǒng)時(shí)，只是簡(jiǎn)單地考慮螺母負(fù)荷額定值，而忽略速度的影響，這會(huì)導(dǎo)致迅速而突然的失效。導(dǎo)螺桿的主要失效模式為磨損和PV。當(dāng)摩擦產(chǎn)生的熱量積累到超過(guò)螺母的***高使用溫度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致PV失效。在較低的PV值下，磨損速度增加，從而會(huì)縮短螺母的使用壽命。通過(guò)在PV值范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使得失效只是因磨損而發(fā)生。磨損是一種較慢和線性程度較大的失效類型，可以在設(shè)計(jì)中加以考慮。

壓力被定義為施加到螺母上的軸向力除以它的投影軸承面積所得的結(jié)果，而速度被定義為兩個(gè)表面之間的滑動(dòng)速度。通過(guò)求解壓力（或速度），就可以繪制出所需速度（或壓力）范圍內(nèi)的曲線。為了防止失效，必須將系統(tǒng)的PV值保持在材料PV曲線的下面。