滾珠花鍵由于工件重心偏移、安裝面不平、懸臂過長等緣故，在自動化設備上容易出現(xiàn)偏載的情況。短時間內輕度超載并不會馬上失效，但是如果偏載過大或者長時間反復作用的話就會造成滾珠受力不均、局部應力增大，從而產生異響、溫度上升以及精度下降等問題，甚至還會導致保持器損壞，當負載偏離軸心的時候，受力的一側滾珠所承受的壓力更大，從而加快了該部位的磨損速度，不同的工作條件下的失效速度差別很大，在高速往復、頻繁啟動停止或者受到沖擊大的情況下更容易發(fā)生接觸疲勞。設計的時候要縮短懸臂、控制好安裝精度，必要的情況下使用雙花鍵套或者輔助導向裝置，選擇合適的型號并且留有一定的負載余量可以減少異常磨損的風險。
一、偏載產生的實際原因
實際上設備很難使?jié)L珠花鍵處于完全垂直的狀態(tài)下工作。工件裝夾之后重心移動了幾十毫米，底座平行度超出標準五分之一毫米，或者是執(zhí)行機構伸出三百毫米，以上種種都會造成花鍵軸受到徑向力、扭矩以及傾覆力矩。在調試搬運機械手的時候，我發(fā)現(xiàn)花鍵套運行到行程末尾會出現(xiàn)微小抖動，拆開之后發(fā)現(xiàn)是由于懸臂過長、工件重心偏離導向中心十五厘米造成的，使得花鍵軸一側滾珠受力過大。
二、偏載如何引發(fā)失效
當負載作用線不與花鍵軸中心重合的時候，靠近受力一側的滾珠所承受的壓力就會更大一些。短時間內輕微偏載可以承受住，但是偏載超過額定條件或者天天這樣跑的話，滾珠受到的壓力就不均勻了，局部接觸應力過高，滾道表面就會產生壓痕。運行過程中可以聽到異響聲，用手觸摸花鍵套可以感覺到溫度升高，定位精度也會逐漸降低，曾經見過一臺往復頻率為每分鐘120次的設備，在偏載的狀態(tài)下運行了半年之久，結果是保持器直接斷裂、滾珠卡在滾道內無法轉動。
三、工況對失效速度的影響
相同的偏載條件放到低速、低頻的設備上，可能會運行兩三年沒有大礙。但是換成高速往復、頻繁啟動停止或者受到沖擊大的工況時，接觸疲勞和連接松動就會很快出現(xiàn)。我認為這是由于滾珠不斷地在同一個地方被碾壓而造成的，啟停次數越多、沖擊力度越大，那么疲勞裂紋就發(fā)展得越快，偏載的大小、持續(xù)的時間、沖擊的頻率以及安裝的精度等幾個方面加在一起就決定了花鍵套可以承受多長時間。
四、設計改進措施
縮短懸臂長度是最快捷的方法，使負載重心盡可能地靠近導向中心。安裝的時候要保證底座平行度、同軸度好一些，降低起始時的不平衡程度。如果無法避免偏載的話，可以采用雙花鍵套來分擔傾覆力矩，也可以加裝輔助導向裝置，并且調整支撐點的位置，選擇型號的時候不要死板，留出20%30%的負載余量，給偏載和沖擊留出一定的緩沖空間，說白了，機械結構設計合理、裝配精度控制得好，在偏載工況下也能正常運轉。
總結
滾珠花鍵并不是完全不能承受偏載，主要取決于偏載大小、時間長短以及工作條件如何，輕度偏載對短時間的影響不大，但是長時間反復的作用下會導致局部磨損加快，從而產生異響、精度下降或者卡滯失效的情況。在設計的時候就從源頭上進行控制偏載，在選擇型號的時候留有一定的余地，在裝配的時候保證精度，這樣就可以減少提前損壞的風險。本文由上隆自動化整理分享，選型或者使用中遇到的問題可以相互討論。
