液压阀失效原因分析及对策

液压阀是液压系统中使用最多的元件，它的功能是控制油液的流动方向、压力、流量，以满足执行元件所需的动力方向、力(或力矩)、速度要求，使整个液压系统能按要求协调地进行工作。所以当液压阀出现失效时，对液压系统的稳定性、精度和可靠性均具有极大的影响，甚至造成系统完全不能工作。

液压阀的失效原因分析不能简单等同于一般机械零件的失效原因分析，它还有属于液压元件自身的因素。本文就液压阀失效的几种常见现象进行探讨，以便在液压设备管理中做到防患于未然。

1.2疲劳

在长期变载荷下工作，液压阀中的弹簧会因疲劳造成弹簧变软、弹簧长度缩短或整个折断；阀芯、阀座也会因疲劳，产生裂纹、剥落或其它损坏。这些都有可能使阀失效。溢流阀主滑阀或先导阀上的弹簧疲劳或折断将会使系统压力达不到要求。换向阀的弹簧过软或变短，将会影响阀芯工作位置及正常 复位，使得系统不能正常工作。

1.3变形

液压阀零件在加工过程中的残留应力和使用过程中的外载荷应力超过零件材料的屈服强度时，零件产生变形，不能完成正常功能而失效。溢流阀阀芯弯曲变形或弹簧变形，将使阀芯移动不灵活，造成系统压力不稳定。卸荷阀阀芯弯曲变形将使阀芯动作迟缓，使系统由卸荷到工作压力或工作压力到卸荷的转换过程缓慢。换向阀的阀芯弯曲变形则将会使阀换向动作难以正常进行。注意，装配不当也可能使零件产生变形，比如：换向阀装配螺钉拧得太紧而造成的阀体变形就可能使阀芯卡阻。

1.4腐蚀

液压油中混有过多的水分或酸性物质，长时间使用后，会腐蚀液压阀中的有关零件，使其丧失应有的精度而失效。

2.液压卡紧

2.1液压卡紧的原因

压力油液流经液压阀圆柱形滑阀结构时，作用在阀芯上的径向不平衡力使阀芯卡住，称为“液压卡紧”。液压系统中产生“液压卡紧”是由于滑阀运动副几何形状误差和同轴度变化使阀芯产生径向不平衡力的结果。

2.2液压卡紧的危害

轻微的“液压卡紧”使阀芯移动时摩擦阻力增加，严重的可导致所控制的系统元件动作滞后，使液压设备发生故障。当液压卡紧阻力大于阀芯移动力时，阀芯便会被“液压卡死”，无法移动。如果液压阀芯的移动是以电磁力驱动的，一旦发生阀芯被“液压卡死”，交流电磁铁极易损坏。“液压卡紧”会加速滑阀的磨损，降低元件的使用寿命。

气穴现象

4.1气穴的原因

在液压系统中，因液体流速变化引起压力下降而产生气泡的现象叫做“气穴”。产生气穴的原因是当液压系统某一局部的压力低于特定温度下溶于油液中的空气分离的临界压力时，油中原来溶解的空气就会大量离析出来，形成气泡。如果压力继续下降，在低于特定温度下溶液的饱和蒸汽压时，油液沸腾而迅速蒸发，产生大量的气泡，这些气泡混杂在工作油液中使原来充满管道或元件中的油液成为断续状态，形成了“气穴”。

4.2气穴的危害

当气泡随着油流进人高压区后，突然收缩，有 些在高压油流的冲击下迅速破裂，重新凝结为液 体，使原占据的体积减少而形成“真空”，而周围的高压油液质点以极快的速度向真空中心冲来，因而引起局部猛烈的压力冲击；同时油液质点的动能转换为压力能，压力和温度在此处急剧升高，产生剧烈振动，发出强烈噪声。在气泡凝结附近的元件表面，在高温条件下反复受到压力冲击，加之油液中分离出来的酸性气体，具有一定的腐蚀作用，使其表面材料剥落，形成小麻点及蜂窝状，即产生了气蚀。气穴和气蚀使液压系统工作性能恶化，可靠性降低。

4.3气穴的防止

液压设备防止气穴和气蚀的主要措施有降低油液中空气的含量，注意系统中泵的轴封、管路接头处的密封情况、油位的高度、回油管的入油箱口等，防止吸人空气。注意油温，防止油液高温下气化。吸油管路要足够大且保持畅通，使系统油压高于气油分离的临界压力。防止液压油中混有易挥发的物质和水分，以免在低压区挥发出来形成气泡和变成水蒸汽泡。

电磁阀是用电磁铁操纵阀芯移动的阀。电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

步骤/方法

1.先要检查电磁阀是否与选型参数一致，比如电源电压、介质压力、压差等，尤其是电源，如果搞错，就会烧坏线圈。电源电压应满足额定电压电压波动范围：交流+10%~-15%，直流+10%~-10%，平时线圈组件不宜拆开。

2.接管之前要对管道进行冲洗，把管道中的金属粉末及密封材料残留物，锈垢等清除。 要注意介质的洁净度，如果介质内混有尘垢，杂质等妨碍电磁阀的正常工作，管道中应装过滤器或滤网。

3.一般电磁阀的电磁线圈部件应竖直向上，竖直安装在水平于地面的管道，如果受空间限制或工况要求必须按侧立安装的，需在选型订货时提出。否则可能造成电磁阀不能正常工作。

4.电磁阀前后应加手动切断阀，同时应设旁路，便于电磁阀在故障时维护。

5.电磁阀一般是定向的，不可装反，通常在阀体上用→指出介质流动方向，安装时要依照→指示的方向安装。不过在真空管路或特殊情况下可以反装。

6.如果介质会起水锤现象，那么应该选用具防水锤功能的电磁阀或采取相应的防范措施。

7.尽量不要让电磁阀长时间处于通电状态，这样容易降低线圈使用寿命甚至烧坏线圈，就是说，常开、常闭电磁阀不可互换使用。

8.蒸汽用电磁阀入口侧应装有疏水阀，该处接管应倾斜。

纵观国内外电磁阀，到目前为止，从动作方式上可分为三大类即：直动式、反冲式、先导式，而从阀瓣结构和材料上的不同以及原理上的区别反冲式又可分为：膜片式反冲电磁阀、活塞式反冲电磁阀；先导式又可分为：先导式膜片电磁阀、先导式活塞电磁阀；从阀座及密封材料上分又可分为：软密封电磁阀、钢性密封电磁阀、半钢性密封电磁阀。

一、直动式电磁阀

原理：常闭型直动式电磁阀通电时，电磁线圈产生电磁吸力把阀芯提起，使关闭件离远开阀座密封副打开；断电时，电磁力消失，靠弹簧力把关闭元件压在阀座上阀门关闭。（常开型与此相反）

特点：在真空、负压、零压差时能正常工作，DN50以下可任意安装，但电磁头体积较大。如我公司引进HERION公司技术生产的直动电磁阀可用于1.33×10-4 Mpa真空。

二、反冲型电磁阀

原理：它的原理是一种直动和先导相结合，通电时，电磁阀先将辅阀打开，主阀下腔压力大于上腔压力而利用压差及电磁阀的同时作用把阀门开启；断电时，辅阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动便阀门关闭。

特点：在零压差或高压时也能可靠工作，但功率及体积较大，要求竖直安装。

三、先导式电磁阀

原理：通电时，电磁力驱动先导阀打开先导阀，主阀上腔压力迅速下降，在主阀上下腔内形成压差，依靠介质压力推动主阀关闭件上移，阀门开启；断电时，弹簧力把先导阀关闭，入口介质压力通过先导孔迅速进入主阀上腔在上腔内形成压差，从而使主阀关闭。

特点：体积小，功率低，但介质压差范围受限，必须满足压差条件。

两位三通电磁阀通常与单作用气动执行机构配套使用，两位是两个位置可控：开-关，三通是有三个通道通气，一般情况下1个通道与气源连接，另外两个通道1个与执行机构的进气口连接，1个与执行机构排气口连接，具体的工作原理可以参照单作用气动执行机构的工作原理图。

两位五通电磁阀通常与双作用气动执行机构配套使用，两位是两个位置可控：开-关，五通是有五个通道通气，其中1个与气源连接，两个与双作用气缸的外部气室的进出气口连接，两个与内部气室的进出气口接连，具体的工作原理可参照双作用气动执行机构工作原理

在气路(或液路)上来说，两位三通电磁阀具有1个进气孔(接进气气源)、1个出气孔(提供给目标设备气源)、1个排气孔(一般安装一个消声器，如果不怕噪音的话也可以不装@_@)。 两位五通电磁阀具有1个进气孔(接进气气源)、1个正动作出气孔和1个反动作出气孔(分别提供给目标设备的一正一反动作的气源)、1个正动作排气孔和1个反动作排气孔(安装消声器)。

对于小型自动控制设备，气管一般选用8~12mm的工业胶气管。在电气上来说，两位三通电磁阀一般为单电控(即单线圈)，两位五通电磁阀一般为双电控(即双线圈)。线圈电压等级一般采用DC24V、AC220V等。 两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的，常开型指线圈没通电时气路是通的。 常闭型两位三通电磁阀动作原理：给线圈通电，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开，这相当于“点动”。 常开型两位三通单电控电磁阀动作原理：给线圈通电，气路断开，线圈一旦断电，气路就会接通，这也是“点动”。 两位五通双电控电磁阀动作原理：给正动作线圈通电，则正动作气路接通(正动作出气孔有气)，即使给正动作线圈断电后正动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给反动作线圈通电为止。 给反动作线圈通电，则反动作气路接通(反动作出气孔有气)，即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给正动作线圈通电为止。这相当于“自锁”。 基于两位五通双电控电磁阀的这种特性，在设计机电控制回路或编制PLC程序的时候，可以让电磁阀线圈动作1~2秒就可以了，这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏。

电磁阀在液路系统中用来实现液路的通断或液流方向的改变，它一般具有一个可以在线圈电磁力驱动下滑动的阀芯，阀芯在不同的位置时，电磁阀的通路也就不同。阀芯的工作位置有几个，该电磁阀就叫几位电磁阀：阀体上的接口，也就是电磁阀的通路数，有几个通路口，该电磁阀就叫几通电磁阀。 电磁阀安装后，一般所有接口都应该是连接好了的，所谓工作位置指的是阀芯的位置。阀芯在线圈不通电时处在甲位置，在线圈通电时处在乙位置，阀芯在不同位置时，对各接口起到或接通或封闭的作用。

电磁阀二位是指电磁阀的阀芯有两个不同的工作位置（开、关）。 电磁阀二通、三通指电磁阀的阀体上有两个、三个通道口； 比如二位二通电磁阀是一进一出（二个通道、最普通常见） 二位三通电磁阀控制液体是一进二出（两出分别是一个常开一个常闭）；气动换向电磁阀是一进一出一排气；液压一进一出一回油。

国内外的电磁阀从原理上分为三大类（即：直动式、分步直动式、先导式），而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类（直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构)。

直动式电磁阀：

原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。

特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

分布直动式电磁阀：

原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：在零压差或真空、高压时亦能可*动作，但功率较大，要求必须水平安装。

先导式电磁阀：

原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。

特点： 流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。

伺服或步进电机连接滚珠丝杆，这在自动化机器里面是常见的一种结构，运动方式是将圆周转动变为直线运动。一般CNC拖板和一些精密直工作台大都是由伺服或步进电机驱动。但是这个简单的驱动，机构非常简单，主要部件为：电机、丝杆、丝杆锁紧螺母轴承座、轴承等等。但是一般丝杆均为往复式工作，要求精度非常高，有的重复精度高达0.001mm。

高精度的机构，同样要有合理的结构设计，我在这里分享一下本人的一部分经验。

一个垂直高速往复动作的钻主轴拖板，积算式运动方式。要求深度精度为0.005mm。

零件选用：P4级2504滚珠丝杆、7003C/DB角接触轴承、弹性连轴器、步进电机。

关键的这里有一个超级贵的零件——7003C/DB角接触轴承。本轴承尺寸17*35*20（单个为10），成对安装，价格为800元1对。

背靠背角接触轴承能够承受来自二个轴向方向的力，同时能够承受高速旋转和一定的径向力，因此在滚珠丝杆上是很常见一种轴承。角接触轴承的安装方式是很讲究的，不同的安装方向，所承受的力和刚性也不一样的。因此这在设计选型和安装时要特别注意。

关于角接触轴承的安装和注意事项，可以上网查找一下轴承厂家的资料

下图是基本结构：

7003C/DB角接触轴承是可以调的，精度可以达到0.001mm.精度等级大于P4级。

背靠背安装方式，丝杆的另一端为悬空，如果要另一端装轴承，那么就应该安装7003CT的轴承，CT尾号表示为串联装。串联装轴承只能承受一个方向的力。

我上述的机器为钻孔机。垂直下降，钻不锈钢，加工精度深度要求为0.01，而本机的实际精度为0.005。丝杆行程100mm，步进电机速度400转左右。

对于精密机器来说，精度的保证是多方面的，不能仅靠某一样来保证。丝杆进给的机器一般来说保证精度的地方有：

1、丝杆

2、导轨

3、安装方式

4、其它机械方面

5、控制程序。

以上缺一不可。

我目前用的弹性连轴器的确是没有出过问题，这主要是针对步进和伺服设计的一种连轴器，对于机器的同轴度要求没有那么高，如果是硬连接，很容易就把电机卡死了，对中性要求非常之高，从设计上来说，这是不划算的了。对于弹性连轴器是不是对数度有影响，这就要看你买的产品是不是合格品。我只能说我没有发现什么问题。

电磁阀（Electromagnetic valve）是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

工作原理

电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。

二位二通电磁阀

二位三通电磁阀

二位四通电磁阀

三位三通电磁阀

三位四通电磁阀

管道联系式电磁阀

直接控制式电磁阀

电磁阀是用来控制流体的方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。

电磁阀的结构原理

电磁阀原理上分为三大类：直动式、分步直动式、先导式。而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类：直动膜片结构、分步直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。

一.直动式电磁阀

有常闭型和常开型二种。常闭型断电时呈关闭状态，当线圈通电时产生电磁力，使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，动铁芯在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通。结构简单，动作可靠，在零压差和微真空下正常工作。常开型正好相反。如小于φ6流量通径的电磁阀。

原理：常闭型通电时，电磁线圈产生电磁力把敞开件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把敞开件压在阀座上，阀门敞开。（常开型与此相反）

特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

二.分步直动式电磁阀

这种阀采用一次开阀和二次开阀连在一体，主阀和导阀分步使电磁力和压差直接开启主阀口。当线圈通电时，产生电磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口开启而导阀口设在主阀口上，且动铁芯与主阀芯连在一起，此时主阀上腔的压力通过导阀口卸荷，在压力差和电磁力的同时作用下使主阀芯向上运动，开启主阀介质流通。当线圈断电时电磁力消失，此时动铁芯在自重和弹簧力的作用下关闭导阀孔，此时介质在平衡孔中进入主阀芯上腔，使上腔压力升高，此时在弹簧复位和压力的作用下关闭主阀，介质断流。结构合理，动作可靠，在零压差时工作也可靠。如：ZQDF，ZS，2W等。

原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。

三.间接先导式电磁阀

这种电磁阀由先导阀和主阀芯联系着形成通道组合而成；常闭型在未通电时，呈关闭状态。当线圈通电时，产生的磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口打开，介质流向出口，此时主阀芯上腔压力减少，低于进口侧的压力，形成压差克服弹簧阻力而随之向上运动，达到开启主阀口的目的，介质流通。当线圈断电时，磁力消失，动铁芯在弹簧力作用下复位关闭先导口，此时介质从平衡孔流入，主阀芯上腔压力增大，并在弹簧力的作用下向下运动，关闭主阀口。常开式原理正好相反。

原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在敞开件周围形成上低下高的压差，流体压力推动敞开件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔敞开，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动敞开件向下移动，敞开阀门。

特点：体积小，功率低，流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件

电磁阀选型

选型四大原则–安全性，可靠性，适用性，经济性

安全性：不注意安全即会产生灾难！

腐蚀性介质：宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介质必须选用隔离膜片式。中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。氨用阀则不能采用铜材。

1.爆炸性环境：必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。

2.电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。

适用性：不适用等于花钱买废物，还要添麻烦！

1.介质特性

质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀。

介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命命。

介质粘度，通常在50cSt以下。通径小于15mm订高粘度电磁阀。

介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时尚可选用直动膜片式电磁阀。

介质若是定向流通，需作特殊要求提出。

介质温度应选在电磁阀允许范围之内。

2.管道参数

根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通径及型号。

根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径。

工作压差，最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。

3.环境条件

环境的最高和最低温度应选在允许范围之内，如有超差需作特殊订货提出。

环境中相对湿度高及有水滴雨淋等场合，应选防水电磁阀；

环境中经常有振动，颠簸和冲击等场合应选特殊品种，例如船用电磁阀；

在有腐蚀性或爆炸性环境中的使用应优先根据安全性要求选用耐发蚀；

环境空间若受限制，可选用多功能电磁阀，因其省去了旁路及三只手动阀且便于在线维修。

4.电源条件

根据供电电源种类，分别选用交流和直流电磁阀。一般来说交流电源取用方便。

电压规格用尽量优先选用AC220V.DC24V。

电源电压波动通常交流选用+%10%.-15%，直流允许±%10左右，如若超差，须采取稳压措施或提出特殊订货要求。

应根据电源容量选择额定电流和消耗功率。须注意交流起动时VA值较高，在容量不足时应优先选用间接导式电磁阀。

5.控制精度

普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时请选用多位电磁阀；

动作时间：指电信号接通或切断至主阀动作完成时间；

泄漏量

样本上给出的泄漏量数值为常用经济等级，特殊工况需特殊对待！

可靠性：不可靠将会损害整个系统！

工作寿命，此项不列入出厂试验项目，属于型式试验项目。为确保质量应选正规厂家的名牌产品。

工作制式：分长期工作制，反复短时工作制和短时工作制三种。对于长时间阀门开通只有短时关闭的情况，则宜选用常开电磁阀。用在短时工作制而批量又很大时，可作特殊订货以降低功耗。

工作频率：动作频率要求高时，结构应优选直动式电磁阀，电源听优选交流。

动作可靠性

严格地来说此项试验尚未正式列入我国电磁阀专业标准，为确保质量应选正规厂家的名牌产品。有些场合动作次数并不多，但对可靠性要求却很高，如消防、紧急保护等，切不可掉以轻心。特别重要的，还应采取两只连用双保险。

经济性：不经济就是对资金，精力乃至生命的浪费

它选用的尺度之一，但必须是在安全、适用、可靠的基础上的 经济。

经济性不单是产品的售价，更要优先考虑其功能和质量以及安装维修及其它附件所需用费用。

更重要的是，一只电磁阀在整个自控系统中在整个自控系统中乃至生产线中所占成本微乎其微，如果贪图小便宜而错选早造成损害群是巨大的。

总之，经济性不单指产品价格，而是产品的性能价格比综合费用价格比。

注意六个方面的现场工况

(即管道参数、流体参数、压力参数、电气参数、动作方式、特殊要求进行选择)。

选型六大依据

1、根据管道参数选择电磁阀的：通径规格(即DN)、接口方式

按照现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径(DN)尺寸。

接口方式，一般>DN50要选择法兰接口，≤DN50则可根据用户需要自由选择。

2、根据流体参数选择电磁阀的：材质、温度组

腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀。

高温流体：要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的。

流体状态：大至有气态，液态或混合状态，特别是口径大于DN25订货时一定要区分开来。

流体粘度：通常在50cSt以下可任意选择，若超过此值，则要选用高粘度电磁阀。

3、根据压力参数选择电磁阀的：原理和结构品种

公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定。

工作压力：如果工作压力低则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。

4、电气选择：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。

5、根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电

当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多余关闭的时间应选用常开型。

要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。

但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通电型。

6、根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水

爆炸性环境：必须选用相应防爆等级的电磁阀。

当管内流体有倒流现象时，可选择带止回功能电磁阀。

当需要对电磁阀进行现场人工操作时，可选择带手动功能电磁阀。

露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种(防护等级在IP54以上)。

用于喷泉必须采用潜水型电磁阀(防护等级在IP68以上)。

一.直动式电磁阀

直动式电磁阀有常闭型和常开型二种。常闭型断电时呈关闭状态。当线圈通电时产生电磁力，使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，动铁芯在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通。结构简单，动作可靠，在零压差和微真空下正常工作。常开型正好相反。

二.分步直动式电磁阀

分步直动式电磁阀它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。

三.先导式电磁阀

先导式电磁阀是最为常用的种类，一般是用于口径较大，压力较高的管道中，这类阀门功耗小，发热少，线圈不易烧毁，可以长时间通电，而且节能，所以被广泛使用。对比先导式电磁阀，虽然稍加复杂，但可以实现更高更精确的控制效果，能够控制阀口的开关速度，对于降低液压冲击有很好的效果。先导式电磁阀打开时，必须有先导压力，否则是无法打开的，在使用压力范围内，介质压力越大，就密封得越严。

这种电磁阀由先导阀和主阀芯联系着形成通道组合而成；常闭型在未通电时，呈关闭状态。当线圈通电时，产生的磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口打开，介质流向出口，此时主阀芯上腔压力减少，低于进口侧的压力，形成压差克服弹簧阻力而随之向上运动，达到开启主阀口的目的，介质流通。当线圈断电时，磁力消失，动铁芯在弹簧力作用下复位关闭先导口，此时介质从平衡孔流入，主阀芯上腔压力增大，并在弹簧力的作用下向下运动，关闭主阀口。常开式原理正好相反。

直动式和先导式如何选择？

直动式电磁阀一般是用于小口径（ASCO8320系列的接口尺寸为1/8″-1/4″），低压力的环境，这种结构的阀门打开时，不需要要求介质的最低压力，零压启动，所以相比先导式电磁阀的的启动速度，会来得更快一些，特别适用于要求快速切断的场所中。功耗比先导式电磁阀大，一般在5-20w，高频通电容易烧毁线圈，但是控制简单，使用范围广。

先导式电磁阀先导式电磁阀一般是用于大口径，高压力的场合，这种结构的阀门打开时，要求电磁阀的最低压力不能低于0.05MPa，必须有先导压力，否则是无法打开的。此外先导式电磁阀相比于直动电磁阀的流通能力要来得大，一般CV至可以达到3以上。对于压缩空气的纯净度要求较高，直动的就没有那么严格了。电磁头小，功耗小，0.1-0.2w ，可频繁通电，长时间通电，而不会烧毁，而且节能。流体压力范围上限较高，但必须满足流体压差条件 ，不过液体的杂质容易堵塞先导阀孔，不适用于液体使用。

承受压力：从二者的承受液压大小来讲，先导式比直通式承受压力大。

响应时间：直动式电磁阀相比较先导式电磁阀的启动速度快，若选择用于快速切断的，建议采购直动式电磁阀。因为先导式电磁阀是通电后小阀先开启，主阀后开，直动式电磁阀则是主阀直接打开。

流通能力：先导式的相比于直动电磁阀流通能力要大一些，一般CV值可达3以上，而直动电磁阀的一般CV值都是小于1。直动电磁阀是靠0压启动，而先导的必须有先导压力，一般在2bar左右。

功率和损耗：直动式功率要比先导式大。

介质洁净度要求：先导式对流通介质的纯净度要求比较高，但是直动式就没有那么的严格了。

电磁阀符号的含义

电磁阀符号由方框、箭头、“T”和字符构成。电磁阀图形符号的含义一般如下：

1、用方框表示阀的工作位置，每个方块表示电磁阀的一种工作位置，即“位”。有几个方框就表示有几“位”，如二位三通表示有两种工作位置。上图的“非通电”和“通电”就是两个不同的工作位置。

2、识别常态位。电磁阀有两个或两个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯在非通电时所处的位置。对于二位阀，利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。对于三位阀，图形符号中的中位是常态位。绘制系统图时，油路/气路一般应连接在换向阀的常态位上。

3、方框内的箭头表示对应的两个接口处于连通状态

4、方框内符号“T”表示该接口不通。

5、方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”。

6、一般，流体的进口端用字母P表示，排出口R表示，而阀与执行元件连接的接口用A、B等表示。

下例中，二位三通电磁阀有两个工作位置和三个通气接口，三个接口分别为进气口（P），工作出气口（A)，还有一个放气口（R）。当电磁阀得电励磁时，P和A通；失电回到常位态时，R和A通。

下面两张图详细说明了气阀工作的全部状态：

1、黄圈里的方框表示的是电磁阀常态位的接口连通状态

2、黄圈里的方框是电磁阀励磁状态的接口连通状态

两位三通电磁阀工作原理

两位五通电磁阀工作原理

电磁阀是电动阀的一个种类，是利用电磁线圈产生的磁场来拉动阀芯，从而改变阀体的通断，线圈断电，阀芯就依靠弹簧的压力退回。

电动阀简单地说就是用电动执行器控制阀门,从而实现阀门的开和关。其可分为上下两部分，上半部分为电动执行器，下半部分为阀门。

电动阀分两种，一种为角行程电动阀：由角行程的电动执行器配合角行程的阀使用，实现阀门90度以内旋控制管道流体通断；另一种为直行程电动阀：由直行程的电动执行器配合直行程的阀使用，实现阀板上下动作控制管道流体通断。通常在自动化程度较高的设备上配套使用。

电动阀通常由电动执行机构和阀门连接起来，经过安装调试后成为电动阀。电动阀使用电能作为动力来接通电动执行机构驱动阀门，实现阀门的开关、调节动作。从而达到对管道介质的开关或是调节目的。

电动阀和电磁阀的用途和差异

电磁阀利用电磁原理，利用通电电磁圈产生的电磁吸引力引导阀门芯运动，控制模式为DO数字信号控制。

电动阀的驱动装置为可逆的电动马达，通过马达一定时间的转动来驱动阀芯控制阀门，采用AI模拟信号控制，可以对管道介质的流量进行调节，在特定的管道环境中也能改用数字信号控制。

电动阀与电磁阀适用范围差异：

电磁阀有优秀的防泄漏性能，启闭迅速，功率小，适合在一些腐蚀、毒性等化学物质管道中作为切断截止使用。

电动阀多数用于管道流量的调节，正常安装在送风制冷管道的出气口处，还能用在液体管道中，在酒水饮料生产的罐装管道和污水处理管道等管路中应用很广。

电动阀和电磁阀的用途：

电磁阀：用于液体和气体管路的开关控制，是两位DO控制。一般用于小型管道的控制

电动阀：用于液体、气体和风系统管道介质流量的模拟量调节，是AI控制。在大型阀门和风系统的控制中也可以用电动阀做两位开关控制。

电磁阀：只能用作开关量，是DO控制，只能用于小管道控制，常见于DN50及以下管道，往上就很少了。  

电动阀：可以有AI反馈信号，可以由DO或AO控制，比较见于大管道和风阀等。

开关形式：  

电磁阀通过线圈驱动，只能开或关，开关时动作时间短。  

电动阀的驱动一般是用电机，开或关动作完成需要一定的时间模拟量的，可以做调节。

工作性质：  

电磁阀一般流通系数很小，而且工作压力差很小。比如一般25口径的电磁阀流通系数比15口径的电动球阀小很多。电磁阀的驱动是通过电磁线圈，比较容易被电压冲击损坏。相当于开关的作用，就是开和关2个作用。  

电动阀的驱动一般是用电机，比较耐电压冲击。电磁阀是快开和快关的，一般用在小流量和小压力，要求开关频率大的地方电动阀反之。电动阀阀的开度可以控制，状态有开、关、半开半关，可以控制管道中介质的流量而电磁阀达不到这个要求。

电磁阀一般断电可以复位，电动阀要这样的功能需要加复位装置。

适用工艺：  

电磁阀适合一些特殊地工艺要求，比如泄漏、流体介质特殊等，价格较贵。

电动阀一般用于调节，也有开关量的，比如：风机盘管末端。

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

电磁阀原理上可分为三大类：直动式、分步直动式、先导式。

直动式电磁阀

有常闭型和常开型二种。常闭型断电时呈关闭状态，当线圈通电时产生电磁力，使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，动铁芯在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通。结构简单，动作可靠，在零压差和微真空下正常工作。常开型正好相反。如小于φ6流量通径的电磁阀。

原理：常闭型通电时，电磁线圈产生电磁力把敞开件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把敞开件压在阀座上，阀门敞开。（常开型与此相反）

特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

分步直动式电磁阀

这种阀采用一次开阀和二次开阀连在一体，主阀和导阀分步使电磁力和压差直接开启主阀口。当线圈通电时，产生电磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口开启而导阀口设在主阀口上，且动铁芯与主阀芯连在一起，此时主阀上腔的压力通过导阀口卸荷，在压力差和电磁力的同时作用下使主阀芯向上运动，开启主阀介质流通。当线圈断电时电磁力消失，此时动铁芯在自重和弹簧力的作用下关闭导阀孔，此时介质在平衡孔中进入主阀芯上腔，使上腔压力升高，此时在弹簧复位和压力的作用下关闭主阀，介质断流。结构合理，动作可靠，在零压差时工作也可靠。

原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。

先导式电磁阀

这种电磁阀由先导阀和主阀芯联系着形成通道组合而成；常闭型在未通电时，呈关闭状态。当线圈通电时，产生的磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口打开，介质流向出口，此时主阀芯上腔压力减少，低于进口侧的压力，形成压差克服弹簧阻力而随之向上运动，达到开启主阀口的目的，介质流通。当线圈断电时，磁力消失，动铁芯在弹簧力作用下复位关闭先导口，此时介质从平衡孔流入，主阀芯上腔压力增大，并在弹簧力的作用下向下运动，关闭主阀口。常开式原理正好相反。

原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。

特点：体积小，功率低，流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。

电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区别，分为六个分支小类：

直动膜片结构、分步直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。

电磁阀按照功能分类：

水用电磁阀、蒸汽电磁阀、制冷电磁阀、低温电磁阀、燃气电磁阀、消防电磁阀、氨用电磁阀、气体电磁阀、液体电磁阀、微型电磁阀、脉冲电磁阀、液压电磁阀 常开电磁阀、油用电磁阀、直流电磁阀、高压电磁阀、防爆电磁阀等。

滚珠丝杠的应用

滚珠丝杠机构作为一种高精度的传动部件,大量应用在数控机床、自动化加工中心电子精密机械进给机构、伺服机械手、工业装配机器人、半导体生产设备、食品加工与包装、医疗设备等各种领域。

滚珠丝杠机构的结构

如果将滚珠丝杠机构沿纵向剖开,可以看到它主要由丝杠、螺母、滚珠、滚珠回流管防尘等组成。

在图13-4中,各部分结构的作用如下:

丝杠属于转动部件,是一种直线度非常高、上面加工有半圆形螺旋槽的螺纹轴,半圆形螺旋槽是滚珠滚动的滚道。丝杠具有很高的硬度,通常在表面淬火后再进行磨削加工保证具有优良的耐磨性能。丝杠一般与驱动部件连接在一起,丝杠的转动由电机直接或间接驱动。既可以采用直联的方法,即将电机输出轴通过专用的弹性联轴器与丝杠相联传动比为1;也可以通过其他的传动环节使电机输出轴与丝杠相连,例如同步带、齿轮等

螺母

螺母是用来固定需要移动的负载的,其作用类似于直线导轨机构的滑块。一般将所需要移动的各种负载(例如工作台、移动滑块)与螺母连接在一起,再在工作台或移动滑块上安装各种执行机构螺母内部加工有与丝杠类似的半圆形滚道,而且设计有供滚珠循环运动的回流管,螺母是滚珠丝杠机构的重要部件,滚珠丝杠机构的性能与质量很大程度上依赖于螺母。

(3)防尘片

防尘片的作用为防止外部污染物进入螺母内部。由于滚珠丝杠机构属于精密部件如果在使用时污染物(例如灰尘、碎屑、金属渣等)进入螺母,可能会使滚珠丝杠运动副严重磨损,降低机构的运动精度及使用寿命,甚至使丝杠或其他部件发生损坏,因此必须对丝杠螺母进行密封,防止污染物进入螺母

4.滚珠

在滚珠丝杠机构中,滚珠的作用与其在直线导轨、直线轴承中的作用是相同的,滚珠作为承载体的一部分,直接承受载荷,同时又作为中间传动元件,以滚动的方式传递运动。由于以滚动方式运动,所以摩擦非常小。

油孔

滚珠丝杠机构运行时需要良好的润滑,因此应定期加注润滑油或润滑脂。油孔供加润滑油。

2.滚珠丝杠机构的工作原理

滚珠丝杠机构的工作原理与螺母和螺杆之间的传动原理基本相同。当丝杠能够转动而螺母不能转动时,转动丝杠,由于螺母及负载滑块与导向部件(如直线导轨、直线轴承)连接在一起,所以螺母的转动自由度就被限制了,这样螺母及与其连接在一起的负载滑块只能在导向部件作用下作直线运动

3.滾珠丝杠机构的类型

根据加工制造方法及精度的区别,目前市场上的滚珠丝杠机构主要有以下两种类型

磨制滚珠丝杠

轧制滚珠丝杠

磨制滚珠丝杠是用精密磨削方法加工出来的,精度更高,但制造成本较高,因而价格也更贵，一般非标选择轧制滚珠丝杠

按滚珠循环方式区

内循环与外循环的选择一般按尺寸安装大小选择。尺寸位置过小选择内循环。如果没有安装尺寸问题建议选择外循环

第四节滚珠丝杠的安装方式

丝杠轴安装方式:；

固定——支撑；

固定——固定；

支撑– —-支撑

固定— —自由

所谓”固定”支承就是指采用一对角接触球轴承支承,使丝杠端部在轴向、径向均受约束

所谓”支承”也称为简支支承,就是采用深沟球轴承,只在径向提供约束,在轴向则是自由的而不施加限制,当丝杠因为热变形而有微量伸长时,丝杠端部可以作微量的轴向浮动

所谓”自由”支承就是指丝杠端部没有支承结构,呈悬空状态

一端固定一端支承

滚珠丝杠机构最典型、最常用的安装方式为通常所说的一端固定一端支承安装方式,滚珠丝杠机构最典型、最常用的安装方式为通常所说的一端固定一端支承安装方式。

（A）一端支撑一端固定

应用场合

该方式适用于中等速度、刚度及精度都较高的场合,也适用于长丝杠、卧式丝杠。

(2)两端固定

两端固定安装方式就是在丝杠的两端均采用两只角接触球轴承支承,使丝杠在轴向、径向均受约束,分别用锁紧螺母和轴承端盖将轴承内环和外环压紧。

这种安装方式下丝杠与轴承间无轴向间隙,两端轴承都能够施加预压,经预压调整后,丝杠的轴向刚度比一端固定一端支承安装方式约高4倍,且无压杆稳定性问题,固有频率也比一端固定一端支承安装方式髙,因而丝杠的临界转速大幅提高。但这种安装方式也有缺点如结构复杂、对丝杠的热变形伸长较为敏感等合：

试用的场合：

适用在高转速高精度上

B两端固定

（3）两端支承

两端支承安装方式就是在丝杠两端均采用深沟球轴承支承,两端轴承均只在径向对丝杠施加限制,轴向未限制。

(C)两端支撑

应用场合:

该方式结构简单,属于一般的简单安装方式,适用于中等速度、刚度与精度都要求不高的一般场合。

一端固定一端自由

端固定一端自由安装方式表示丝杠的一端釆用固定端支撑单元,另一端则让其悬空,处于自由状态。

(D)一端固定一端自由

这种安装方式在固定端同样采用两只角接触球轴承,使丝杠在轴向、径向均受约束,分别用锁紧螺母和轴承端盖将轴承内环和外环压紧。丝杠另一端是完全自由的,不施加任何支承结构。

应用场合:

该方式结构简单,轴向刚度与临界转速低,丝杠稳定性差,一般只用于丝杠长度较短转速较低的场合,如垂直布置的丝杠。如果采用这种支承方式,为了保证机构的工作精度,设计时应尽可能使丝杠在拉伸状态下工作,也就是使丝杠自由端在下方、固定端在上方,依靠丝杠及负载的重量使丝杠处于拉伸状态。

滚珠丝杠的特点

(1)驱动扭矩小

由于滚珠丝杠机构运行时滚珠沿丝杠与螺母共同组成的螺旋滚道作滚动运动,运动阻力极小,驱动扭矩仅为螺纹丝杠机构的1/3以下,只需要很小的驱动功率。

运动可逆

滚珠丝杠机构不仅可以将丝杠的旋转运动转换为螺母(及负载滑块)的直线运动,也可以很容易地将螺母的直线运动转换为丝杠的旋转运动。因此丝杠在竖直方向使用时,应增加制动装置。

高精度

滚珠丝杠机构在加工、组装、检测等环节都经过严格的控制,属于高精度的传动机构,加上运行时发热较少,可以实现很高的传动精度,使负载精确定位。

4.能微量进给

由于滚珠丝杠机构中的滚珠为滚动运动方式,启动扭矩极小,不会出现如滑动运动中容易出现的低速蠕动或爬行现象,所以能实现高精度微量进给,最小进给量可达0.1pm

5.高刚性

如果滚珠丝杠机构存在轴向间隙,当改变轴向负载的方向时,上述轴向间隙就成为负载运动误差的重要来源。通过对滚珠丝杠机构施加预压,可以使上述轴向间隙为零或零以下(负间隙),从而获得高刚性,提高机构在负载状态下的运动精度

(6)能高速进给

由于滚珠丝杠机构可以制造成较大的导程,传动效率高,发热低,因而能实现高速进给。在保证低于滚珠丝杠机构临界转速的前提下,大导程滚珠丝杠副可以实现100m/min甚至更高的进给速度

传动效率高

通常在螺纹丝杠机构中仅能够达到20%~40%的机械传动效率,而滚珠丝杠机构可以获得很高的机械传动效率,最高可以达到98%

(8)使用寿命长

滾珠丝杠机构中螺母及丝杠的硬度均达到HRC8~HRC62,滚珠硬度达到HRC62HRC66,而且采用滚动的相对运动方式,几乎在没有磨损的状态下运行,因而可以达到较长的使用寿命

滚珠丝杠机构的缺点为价格较贵,但由于具有上述一系列的突出优点,能够在自动机械的各种场合实现所需要的精密传动因而仍然在工程上得到了极广泛的应用

丝杠端部设计

丝杠端部的形状是根据丝杠两端的支撑结构形式及传动结构形式来设计的,当确定丝杠端部的支撑结构形式及传动结构形式后,丝杠端部的形状设计就可以确定了。支撑结构决定丝杠与轴承之间的配合结构,传动结构决定丝杠如何与电机输出轴连接。

例如电机通过联轴器直接驱动丝杠时,丝杠端部就必须设计为光轴的形式;如果电机通过齿轮或同步带轮驱动丝杠,则丝杠端部就必须设计键槽结构;如果丝杠端部采用支撑端支撑单元,则丝杠端部就必须设计为带弹性挡圈安装沟槽的结构;如果丝杠端部采用固定端支撑单元,则丝杠端部就必须设计为带锁紧螺纹的结构.图ABC为常用的几种丝杠端部形状。

(A)

为典型的丝杠固定端端部形状,用于安装固定端支撑单元。光轴部分用于与弹性联轴器装配在起,再通过联轴器与电机输出轴连接

(B)

(b)为典型的丝杠支撑端端部形状,用于安装支撑端支撑单元。端部装人轴承孔后,用弹性挡圈将轴承轴向定位,丝杠端部与轴承一起可以在轴承座内作轴向移动。

(C)

也属于典型的丝杠固定端端部形状,用于安装固定端支撑单元。端部带键槽部分用于连接装配同步带轮或齿轮

滚珠丝杠机构的装配附件及其选型

在使用滚珠丝杠机构时,除向制造商订购所需要的滚珠螺母及丝杠外,根据滚珠丝杠机构的安装方式,还需要订购以下装配附件:

丝杠支撑单元

锁紧螺母

螺母支座

丝杠支撢单元

在攴撑单元中,制造商将轴承座、轴承、锁紧螺母、调整环、密封圈等零部件集成到起,并完成了装配与调整,用户订购回来后直接与丝杠进行装配调试即可使用。通常情况下都采用直接订购的方式,简化设计与制造。关于支撑单元的形式及订购方法见前面的介绍.

如果自行设计加工支撑单元,则需要订购轴承、锁紧螺母.

锁紧螺母

锁紧螺母的作用为对丝杠与轴承进行轴向固定。为了保证锁紧螺母在滚珠丝杠运行过程中不致松动,在锁紧螺母上还设计了紧定螺钉及保护垫片,以获得完全没有松弛的固定 图13-17

图13-17典型的锁紧螺母结构示意图

一锁紧螺母;2-保护垫片;3一紧定螺钉

螺母支座

螺母支座用于连接滚珠螺母与负载滑块(即工作台),如图13-18所示。将滚珠螺母直接用螺钉连接在螺母支座上,然后将负载滑块用螺钉直接固定在螺母支座上方平面的螺纹孔中即可,安裝简单,只要使用螺钉就可以完成装配,简化设计与制造,同时使机构具有较低的安装高度结构非常紧凑（螺母支座图13-18）

图13-18螺母支座的结构及使用方法

—滚珠螺母:2—螺母支座

滚珠丝杠机构在装配时需要进行精确的位置调整,所以螺母支座与滚珠螺母的装配孔一般都设计有约0.4mm的间隙,供装配调试时调整滚珠螺母的位置用

滚珠丝杠的应用

滚珠丝杠机构作为一种高精度的传动部件,大量应用在数控机床、自动化加工中心电子精密机械进给机构、伺服机械手、工业装配机器人、半导体生产设备、食品加工与包装、医疗设备等各种领域。

滚珠丝杠机构的结构

如果将滚珠丝杠机构沿纵向剖开,可以看到它主要由丝杠、螺母、滚珠、滚珠回流管防尘等组成。

在图13-4中,各部分结构的作用如下:

丝杠属于转动部件,是一种直线度非常高、上面加工有半圆形螺旋槽的螺纹轴,半圆形螺旋槽是滚珠滚动的滚道。丝杠具有很高的硬度,通常在表面淬火后再进行磨削加工保证具有优良的耐磨性能。丝杠一般与驱动部件连接在一起,丝杠的转动由电机直接或间接驱动。既可以采用直联的方法,即将电机输出轴通过专用的弹性联轴器与丝杠相联传动比为1;也可以通过其他的传动环节使电机输出轴与丝杠相连,例如同步带、齿轮等

螺母

螺母是用来固定需要移动的负载的,其作用类似于直线导轨机构的滑块。一般将所需要移动的各种负载(例如工作台、移动滑块)与螺母连接在一起,再在工作台或移动滑块上安装各种执行机构螺母内部加工有与丝杠类似的半圆形滚道,而且设计有供滚珠循环运动的回流管,螺母是滚珠丝杠机构的重要部件,滚珠丝杠机构的性能与质量很大程度上依赖于螺母。

(3)防尘片

防尘片的作用为防止外部污染物进入螺母内部。由于滚珠丝杠机构属于精密部件如果在使用时污染物(例如灰尘、碎屑、金属渣等)进入螺母,可能会使滚珠丝杠运动副严重磨损,降低机构的运动精度及使用寿命,甚至使丝杠或其他部件发生损坏,因此必须对丝杠螺母进行密封,防止污染物进入螺母

4.滚珠

在滚珠丝杠机构中,滚珠的作用与其在直线导轨、直线轴承中的作用是相同的,滚珠作为承载体的一部分,直接承受载荷,同时又作为中间传动元件,以滚动的方式传递运动。由于以滚动方式运动,所以摩擦非常小。

油孔

滚珠丝杠机构运行时需要良好的润滑,因此应定期加注润滑油或润滑脂。油孔供加润滑油。

2.滚珠丝杠机构的工作原理

滚珠丝杠机构的工作原理与螺母和螺杆之间的传动原理基本相同。当丝杠能够转动而螺母不能转动时,转动丝杠,由于螺母及负载滑块与导向部件(如直线导轨、直线轴承)连接在一起,所以螺母的转动自由度就被限制了,这样螺母及与其连接在一起的负载滑块只能在导向部件作用下作直线运动

3.滾珠丝杠机构的类型

根据加工制造方法及精度的区别,目前市场上的滚珠丝杠机构主要有以下两种类型

磨制滚珠丝杠

轧制滚珠丝杠

磨制滚珠丝杠是用精密磨削方法加工出来的,精度更高,但制造成本较高,因而价格也更贵，一般非标选择轧制滚珠丝杠

按滚珠循环方式区

内循环与外循环的选择一般按尺寸安装大小选择。尺寸位置过小选择内循环。如果没有安装尺寸问题建议选择外循环

第四节滚珠丝杠的安装方式

丝杠轴安装方式:；

固定——支撑；

固定——固定；

支撑– —-支撑

固定— —自由

所谓”固定”支承就是指采用一对角接触球轴承支承,使丝杠端部在轴向、径向均受约束

所谓”支承”也称为简支支承,就是采用深沟球轴承,只在径向提供约束,在轴向则是自由的而不施加限制,当丝杠因为热变形而有微量伸长时,丝杠端部可以作微量的轴向浮动

所谓”自由”支承就是指丝杠端部没有支承结构,呈悬空状态

一端固定一端支承

滚珠丝杠机构最典型、最常用的安装方式为通常所说的一端固定一端支承安装方式,滚珠丝杠机构最典型、最常用的安装方式为通常所说的一端固定一端支承安装方式。

(A）一端支撑一端固定

应用场合

该方式适用于中等速度、刚度及精度都较高的场合,也适用于长丝杠、卧式丝杠。

(2)两端固定

两端固定安装方式就是在丝杠的两端均采用两只角接触球轴承支承,使丝杠在轴向、径向均受约束,分别用锁紧螺母和轴承端盖将轴承内环和外环压紧。

这种安装方式下丝杠与轴承间无轴向间隙,两端轴承都能够施加预压,经预压调整后,丝杠的轴向刚度比一端固定一端支承安装方式约高4倍,且无压杆稳定性问题,固有频率也比一端固定一端支承安装方式髙,因而丝杠的临界转速大幅提高。但这种安装方式也有缺点如结构复杂、对丝杠的热变形伸长较为敏感等合：

试用的场合：

适用在高转速高精度上

B两端固定

(3）两端支承

两端支承安装方式就是在丝杠两端均采用深沟球轴承支承,两端轴承均只在径向对丝杠施加限制,轴向未限制。

(C)两端支撑

应用场合:

该方式结构简单,属于一般的简单安装方式,适用于中等速度、刚度与精度都要求不高的一般场合。

一端固定一端自由

端固定一端自由安装方式表示丝杠的一端釆用固定端支撑单元,另一端则让其悬空,处于自由状态。

(D)一端固定一端自由

这种安装方式在固定端同样采用两只角接触球轴承,使丝杠在轴向、径向均受约束,分别用锁紧螺母和轴承端盖将轴承内环和外环压紧。丝杠另一端是完全自由的,不施加任何支承结构。

应用场合:

该方式结构简单,轴向刚度与临界转速低,丝杠稳定性差,一般只用于丝杠长度较短转速较低的场合,如垂直布置的丝杠。如果采用这种支承方式,为了保证机构的工作精度,设计时应尽可能使丝杠在拉伸状态下工作,也就是使丝杠自由端在下方、固定端在上方,依靠丝杠及负载的重量使丝杠处于拉伸状态。

滚珠丝杠的特点

(1)驱动扭矩小

由于滚珠丝杠机构运行时滚珠沿丝杠与螺母共同组成的螺旋滚道作滚动运动,运动阻力极小,驱动扭矩仅为螺纹丝杠机构的1/3以下,只需要很小的驱动功率。

运动可逆

滚珠丝杠机构不仅可以将丝杠的旋转运动转换为螺母(及负载滑块)的直线运动,也可以很容易地将螺母的直线运动转换为丝杠的旋转运动。因此丝杠在竖直方向使用时,应增加制动装置。

高精度

滚珠丝杠机构在加工、组装、检测等环节都经过严格的控制,属于高精度的传动机构,加上运行时发热较少,可以实现很高的传动精度,使负载精确定位。

4.能微量进给

由于滚珠丝杠机构中的滚珠为滚动运动方式,启动扭矩极小,不会出现如滑动运动中容易出现的低速蠕动或爬行现象,所以能实现高精度微量进给,最小进给量可达0.1pm

5.高刚性

如果滚珠丝杠机构存在轴向间隙,当改变轴向负载的方向时,上述轴向间隙就成为负载运动误差的重要来源。通过对滚珠丝杠机构施加预压,可以使上述轴向间隙为零或零以下(负间隙),从而获得高刚性,提高机构在负载状态下的运动精度

(6)能高速进给

由于滚珠丝杠机构可以制造成较大的导程,传动效率高,发热低,因而能实现高速进给。在保证低于滚珠丝杠机构临界转速的前提下,大导程滚珠丝杠副可以实现100m/min甚至更高的进给速度

传动效率高

通常在螺纹丝杠机构中仅能够达到20%~40%的机械传动效率,而滚珠丝杠机构可以获得很高的机械传动效率,最高可以达到98%

(8)使用寿命长

滾珠丝杠机构中螺母及丝杠的硬度均达到HRC8~HRC62,滚珠硬度达到HRC62HRC66,而且采用滚动的相对运动方式,几乎在没有磨损的状态下运行,因而可以达到较长的使用寿命

滚珠丝杠机构的缺点为价格较贵,但由于具有上述一系列的突出优点,能够在自动机械的各种场合实现所需要的精密传动因而仍然在工程上得到了极广泛的应用

丝杠端部设计

丝杠端部的形状是根据丝杠两端的支撑结构形式及传动结构形式来设计的,当确定丝杠端部的支撑结构形式及传动结构形式后,丝杠端部的形状设计就可以确定了。支撑结构决定丝杠与轴承之间的配合结构,传动结构决定丝杠如何与电机输出轴连接。

例如电机通过联轴器直接驱动丝杠时,丝杠端部就必须设计为光轴的形式;如果电机通过齿轮或同步带轮驱动丝杠,则丝杠端部就必须设计键槽结构;如果丝杠端部采用支撑端支撑单元,则丝杠端部就必须设计为带弹性挡圈安装沟槽的结构;如果丝杠端部采用固定端支撑单元,则丝杠端部就必须设计为带锁紧螺纹的结构.图ABC为常用的几种丝杠端部形状。

(A)为典型的丝杠固定端端部形状,用于安装固定端支撑单元。光轴部分用于与弹性联轴器装配在起,再通过联轴器与电机输出轴连接

(B)

(b)为典型的丝杠支撑端端部形状,用于安装支撑端支撑单元。端部装人轴承孔后,用弹性挡圈将轴承轴向定位,丝杠端部与轴承一起可以在轴承座内作轴向移动。

(C)

也属于典型的丝杠固定端端部形状,用于安装固定端支撑单元。端部带键槽部分用于连接装配同步带轮或齿轮

滚珠丝杠机构的装配附件及其选型

在使用滚珠丝杠机构时,除向制造商订购所需要的滚珠螺母及丝杠外,根据滚珠丝杠机构的安装方式,还需要订购以下装配附件:

丝杠支撑单元

锁紧螺母

螺母支座

丝杠支撢单元

在攴撑单元中,制造商将轴承座、轴承、锁紧螺母、调整环、密封圈等零部件集成到起,并完成了装配与调整,用户订购回来后直接与丝杠进行装配调试即可使用。通常情况下都采用直接订购的方式,简化设计与制造。关于支撑单元的形式及订购方法见前面的介绍.

如果自行设计加工支撑单元,则需要订购轴承、锁紧螺母.

锁紧螺母

锁紧螺母的作用为对丝杠与轴承进行轴向固定。为了保证锁紧螺母在滚珠丝杠运行过程中不致松动,在锁紧螺母上还设计了紧定螺钉及保护垫片,以获得完全没有松弛的固定 图13-17

图13-17典型的锁紧螺母结构示意图

一锁紧螺母;2-保护垫片;3一紧定螺钉

螺母支座

螺母支座用于连接滚珠螺母与负载滑块(即工作台),如图13-18所示。将滚珠螺母直接用螺钉连接在螺母支座上,然后将负载滑块用螺钉直接固定在螺母支座上方平面的螺纹孔中即可,安裝简单,只要使用螺钉就可以完成装配,简化设计与制造,同时使机构具有较低的安装高度结构非常紧凑（螺母支座图13-18）

图13-18螺母支座的结构及使用方法

—滚珠螺母:2—螺母支座

滚珠丝杠机构在装配时需要进行精确的位置调整,所以螺母支座与滚珠螺母的装配孔一般都设计有约0.4mm的间隙,供装配调试时调整滚珠螺母的位置用

立体货柜能够更好的实现自动化的操作，不管存或者放，都能轻松实现，用了现代的网络技术进行全自动化管理，很大程度节省了响应时间；配有多重机体密码保护，安全系数更高；运行方式有单机手动、自动，联机自动等。客户可以选择的余地更广。用的少的资料，都可通过立体货柜存放，若存储资料的量相对较大时，立体货柜也能完成的很好！

生产的立体仓库也叫自动化立体仓储，是现在仓储里用的较多的一种新型的储物设施，立体仓库设备对仓库的管理更合理化，有效化。用了全自动化存取界面，操作流程简便；立体仓库有货架，巷道类的堆垛型起重机、入库以及出库的工作台以及自动的操作控制系统等构成。立体仓库的高度高。最高可达四十米。全机械化操作和管理。立体仓库因高度的关系一般都有多层货架，也被称为高层货架仓库。

生产的立体仓库也叫自动化立体仓储，是现在仓储里用的较多的一种新型的储物设施，立体仓库设备对仓库的管理更合理化，有效化。用了全自动化存取界面，操作流程简便；立体仓库有货架，巷道类的堆垛型起重机、入库以及出库的工作台以及自动的操作控制系统等构成。立体仓库的高度高。最高可达四十米。全机械化操作和管理。立体仓库因高度的关系一般都有多层货架，也被称为高层货架仓库。

智能回转库也称为自动仓储机、立体货柜等，是仓储发展的一种趋势，有效的提升了仓储的自动化程度，管理方便，操作简单！智能回转库型号多样，有垂直循环货柜、垂直提拔货柜、水平系列的循环货柜，另外还有其他的一些类型。主要用来存放各种工具及资料等,主营各种立体货柜，品质优，价格合理，能够随客户本身的特殊要求实施个性化的定制。公司拥有现代化的新型设备，严把质量关，技术工艺已达到领先水平！