屏蔽门高速丝杠副传动无偏载机构的改良.docx

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1、屏蔽门高速丝杠副传动无偏载机构的改良摘要屏蔽门的开启和关闭是由高速丝杠副传动来实现的。要求该传动机构具有很高的传动精度及较长的使用寿命。高速丝杠副传动无偏载机构是对以前的丝杠副传动机构的改良，可以解决高速丝杠传动中丝杠因负载、变形、安装误差等造成的传动、偏向及使用寿命等问题。关键词屏蔽门，传动机构，高速丝杠，无偏载传动城市轨道交通站台屏蔽门系统是当代城市地和轻轨采用的一种专用设备。屏蔽门的开启与关闭是由高速丝杆副传动来实现的，这就要求该传动机构具有很高的传动精度和较长的使用寿命。本文讨论的是屏蔽门系统中高速丝杠副传动无偏载机构的改良。1原机构的工作原理及存在的问题图1为屏蔽门原来的高速丝杠副传

2、动机构示意图。该机构采用高速多头大导程非自锁丝杠螺母传动副，丝杠2外表套有耐磨螺母1，丝杠通过联轴与电机轴联接，螺母1和门挂板5通过夹板3以及铰链机构4连接起来，门扇6与门挂板5通过螺栓连接。当电机开场工作时，丝杠2可在电机带动下转动;套在丝杠外面的被螺牙啮合的螺母随之做直线运动，在连接叉与铰链机构的带动下，进而使一对门挂板5和门扇6随着做开关门运动。在实验经过中，发现该机构在手动开关门的时候，需要费比拟大的人力;而且在整个系统运行经过中，发现其运动不是很平稳，传动阻力大，存在着较大的运动噪声。下面结合图例分析产生这种现象的原因。align=center图1屏蔽门高速丝杠副传动无偏载机构示意图

3、/align图2为手动推门的示意图。当如下图施加人力给门扇3时，必然会对丝杆1的轴心A点产生一个力矩，这个力矩迫使丝杠1和螺母2在B点产生很大的阻力，进而使人所施加的外力会增加。也就是讲人需要很大的力才能将门扇3翻开或关闭。同时由于丝杠1和螺母2之间存在着较大的阻力，丝杠与螺母之间的磨损必然比拟严重。进而造成整个系统在运行经过中运动不是很平稳、运动噪声较大等现象。由于在安装经过存在着安装误差，一旦门挂板5和门扇6在安装时导轨面7没有与丝杠2的轴线平行，而螺母1又不能自行调整其轴线与导轨面7平行，进而整个系统在运行经过中，会产生偏载，进而造成阻力大、运动不平稳、噪声较大等现象。align=cen

4、ter图2手动推门的示意图链/align2机构的改良根据以上分析的原因，对机构做了改良。图3是改良后的丝杠副传动无偏载机构的示意图。该传动机构采用高速多头大导程非自锁丝杠螺母传动副，不锈钢丝杠13外表套有耐磨螺母2、4，无刷电机和丝杠13通过联轴器无减速直接联接。门扇12成对联接在门挂板10、11上，门挂板10、11通过挂车15和导轨14联接。挂车15承受门扇12向下垂直的重量和程度侧挤压力。门挂板10、11运动间隙通过挂车15调整。耐磨螺母2、4和一对门挂板10、11都采用无偏载机构，无偏载机构采用叉形铰链无偏载机构，连接叉5上的可转动柱销6插入与耐磨螺母2、4联接的法兰1及套筒体3内。连接

5、叉用可转动的连接轴7与具有活动关节的铰8通过销轴9连接在左挂板10及右挂板11上。align=center图3改良后的屏蔽门高速丝杠副传动无偏载机构示意图/align下面分析螺母的自由度受限制的情况：假设以图3上端的重视图的平面作为X-Y平面。在没有任何约束的情况下，螺母4有6个自由度，分别是绕X、Y、Z轴的旋转以及在X、Y、Z轴方向上的直线运动。首先分析X轴的情况：假设以门挂板10作为约束体，由于丝杠13的转动，带动螺母4做直线运动，而不能绕X轴旋转;又由于连接叉5上的柱销6的限制，使得螺母4相对于门挂板10不能做X轴方向的直线运动，所以无偏载机构限制了螺母4在X轴方向的2个自由度。Y轴上，

6、由于连接叉5上的可转动的连接轴7的作用，使得螺母4可绕着Y轴转动;又由于铰链8的作用使得螺母4相对于门挂板可以做Y轴方向的直线微量平移运动。Z轴上，由于连接叉5上的柱销6的作用，使得螺母4可以绕Z轴旋转;又由于铰链8的作用，使得螺母4相对于门挂板可以做Z轴方向的直线微量平移运动。无偏载机构不限制螺母4在Y、Z轴方向的4个自由度，这正是我们所希望的。这是由于丝杠13的转动进而带动螺母4做直线运动，并通过无偏载机构和门挂装置进而带动门扇运动。所以必需要求螺母4不能转动以及相对于门挂板不能沿X轴挪动。也就是讲，必须限制螺母4在X轴上2个自由度，而不限制另外4个自由度，是由于在制造和安装丝杠和导轨经过

7、中难免存在着误差。一旦丝杠13和导轨14略微偏离了它们理论上平行位置，由于不限制螺母4在Y、Z方向的4个自由度，螺母4可以通过无偏载机构上的活关节自行调整轴心，防止螺母4和丝杠13之间产生额外的偏载而增大阻力。通过这样的设置，来减少磨损、进步使用寿命、降低噪声、进步传动精度，进而使整个系统可以平稳的运行。3实验结果在对改良后的门机进展了100万次的寿命实验后，发现整个系统运行平稳、传动精度高、噪声较低。该机构在手动开关门的时候，也不需费较大的人力就可以将门轻松翻开或者关闭。这讲明改良后的机构能知足使用要求。螺母齿形变化简图试验前后螺母齿形变化情况如图4，其它部件的情况：门导轨测量不出磨损;虽有

8、磨损，但可继续使用。门机经累计运行无故障100万次工作循环周期后，所有零部件仍可继续使用，各项性能不变。align=center图4/align4结语改良后的传动无偏载机构通过高速多头非自锁丝杠螺母副，不仅实现将电机的旋转运动变成门扇的直线运动，而且可以知足运动平稳、低噪声、寿命长的要求。采用电机与丝杠无减速直接联接，减少了运动噪声，进步了门机的传动效率和可靠性，制造、安装、变形、负载等引起的综合误差，改善丝也简化了门机机构。螺母与门挂装置采用无偏载杠受力状况，进步运动的平稳性，延长使用寿命，减机构联接可以使门机的性能更优，无偏载机构限制少运动噪音。经过实验证实，改良后的屏蔽门高速螺母6个自由度中的2个自由度运动，进而消除因丝杠副传动无偏载机构能知足使用要求。