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滚珠丝杠 选型

滚珠丝杠选型滚珠丝杠选型在滚珠丝杠的选型计算时:需要对其承载力进行计算,承载力的计算包括强度计算、刚度校核、稳定性校核及临界转速校核。

机构的运行的最大速度为:,选择滚珠丝杠的导程为:5mm; 100mm/s,6m/min滚珠丝杠导程的选取方法:(1)设传动比为,丝杠的导程为(mm),执行部件的最高速度为:,uPV,6m/minhmaxV1000maxn则丝杠的最高转速为:(r/min); ,nmaxmaxPh设伺服电机的最高转速为:;额定转速为:(经验值),n,3000(r/min)n,2000(r/min)dmaxnmaxu,则传动比为:; ndmax1000V1000,6max所以丝杠的最高转速n,,,1200(r/min); maxP5hn1200maxu传动比为:,,,0.4; n3000dmax(1)强度计算3FffmLmH,,滚珠丝杠的当量动载荷: CN,mfa60nT式中:L—寿命,单位:百万转,; L,6101000,vsn,其中: (r/min); tv:最大切削条件下的进给速度(m/min);; v,6m/nmiss:丝杠螺距 (mm); t:寿命时间,取10000-15000小时; ; TT,15000(h):轴向平均载荷(N)或者最大工作载荷; Fm(这是根据该机构的承载力的估算值); F,320Nmf--精度系数,1、2、3级丝杠f,1;4、5、6级丝杠f,1; aaa(等级越小,对精度的要求越高); ff--运转系数,=1.0-1.5,一般取1.2; ww f——硬度系数。

(设滚珠丝杠最硬的时候的值,); HRC,60f,1HHf,1(1,2,3的滚珠丝杠); af,1.2 ;(这里根据实际情况选取滚珠丝杠的精度为:2级); w; tmm,5100010006,,vsnr,,,1200(/min); t56060120015000nT,,; L,,,1080(百万转)661010带入动载荷计算公式:33Fff32010801.21,,,mLwH ; CN,,=3939.8mf1a从滚珠丝杠系列表中找出额定动载荷大于当量动载荷,并与其相近值,同时考虑刚度CCam要求,初选滚珠丝杠副的型号和有关参数。

滚珠丝杠有两种类型:(1)外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型滚珠丝杠(CDM 型);(2)外循环插管式导珠管凸出型滚珠丝杠副(HJG型);初选滚珠丝杠的型号为:(1)滚珠丝杠副型号:CDM2005-2.5;;外径:D=56mm;公称直径:; d,20mmC,8451Na(2)滚珠丝杠副型号:HJG2005-2.5;;外径:D=56mm;公称直径:; d,20mmC,8630Na(2)刚度验算滚珠丝杠在轴向载荷的作用下将伸长或缩短,从《材料力学》中得知,滚珠丝杠在轴向载荷的作用下引起单个螺距t的变化量:Ftm,,()mm tEA式中:—丝杠螺距(mm);; t,5mmtF —轴向载荷(N);; F,320Nmm211252 E—弹性模量(/)Nmm;(钢的弹性模量); E,2,10N/m,2,10N/mm2 A—滚珠丝杠的截面积或者螺纹小径处的截面积; m22d3.14,17.6,2CDM2005-2.5——;;; A,,,243.1616mm,,d,17.6mm,,9,m144 22d3.14,19.5,2HJG2005-2.5——; ;; A,,,298.4963mm,,d,19.5mm,,8,m144 ,通常用300mm长丝杠螺距的变化量应小于允许的螺距误差;这里采用的是400mm长,,,,的滚珠丝杠其螺距的变化量依然小于允许的螺距误差,根据误差累计原理,必定满足,,,其刚度要求。

Ft3205,,5m带入数据计算: ,,,,,3.2910mmt5EA210243.1616,,l400,5,,,,,, ,,,,,,,,,,3.29102.6328//9mmormtt5其中l——为滚珠丝杠的有效行程;d,17.6mmd,19.5mmCDM2005-2.5——;HJG2005-2.5——;两者的刚度验算都符合要求,滚珠丝杠安全。

(3)稳定性验算当丝杠受压时,会产生失稳,失稳时的临界载荷为:2,EIs ,,FKFacamax2l,,,FN,320式中:——最大轴向载荷(N),; F,,axmaamaxK ——安全系数,K,2~5;取K,3.75;11252E ——弹性模量,; E,2,10N/m,2,10N/mm——螺杆截面的惯性矩(按中径计算); Is44,d3.1419.5,34CDM2005-2.5——;; d,19.5mmImm,,,,7.093910s646444,d3.1420,4HJG2005-2.5——;; d,20mmImm,,,7850s6464llm,40.——丝杠的工作长度(m),;,——丝杠的轴端系数,由支撑条件决定;(实际工况是:一段固定一段自由)即:; ,,2稳定性验算为:(1) CDM2005-2.5—— d,19.5mm22119,,EI3.142107.093910,,,,sFNKFN,,,,,,,218573.753201200acamax22(20.4),l,,,(2) HJG2005-2.5—— d,20mm22119,,EI3.142107.8510,,,,s;FNKFN,,,,,,,241873.753201200acamax22(20.4),l,,,校核证明滚珠丝杠安全。

(4)临界转速校核滚珠丝杠副的极限转速主要是指滚珠丝杠副在高速运转时,避免产生共振现象,使滚珠丝杠副正常运转。

2,60EId71n,K,f,10 c22,A,2LbLb其中:n——极限转速(r/min); cKK,3.75 ——安全系数,;LbLbmm=400 ——安装间距;;CDM2005-2.5——; d,17.6mm1HJG2005-2.5——; d,19.5mm1表示与支撑形式多样有关的系数;选择固定—自由,,, ,,1.875f,,f,3.4 CDM2005-2.5:26017.6,EId771; ,,,,,,,,nKfrr103.4103740(/min)7000(/min)c2222400L bALb,,HJG2005-2.5:26019.5,EId771 ,,,,,,,,nKfrr103.4104143.7(/min)7000(/min)c2222400 LbALb,,滚珠丝杠安全。

(5)预紧力的判断已知,当轴向载荷超过预紧力的3倍时,不受力侧螺母滚道—滚珠—丝杠滚道将脱离接触,因此,轴向载荷不得达到或超过预紧力的3倍,预紧力与额定动载荷有一定的比FCpaCCaa例关系。

例如有F,与F, pp410初选滚珠丝杠的型号为:(1)滚珠丝杠副型号:CDM2005-2.5;; C,8451NaCC84518451aaF,,,2112.8NF,,,845.1N 预紧力: or pp441010(2)滚珠丝杠副型号:HJG2005-2.5;; C,8630NaC8630C8630aaF,,,2157.5NF,,,863N预紧力: or pp441010由此可见不管是那种标准,轴向载荷都不会达到预紧力的3倍,所以所选滚珠丝杠安全。

根据以上计算结果:滚珠丝杠校核符合要求,所选滚珠丝杠的型号为: (1)外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型滚珠丝杠(CDM型);CDM2005-2.5; (2)外循环插管式导珠管凸出型滚珠丝杠副(HJG型);HJG2005-2.5。

(经过验算,就算单杠600N该滚珠丝杠都能保证安全,这里不再详细给出计算过程)。

伺服电机的选型计算常用的反馈装置有两种:(1) 用旋转变压器作位置反馈,用测速发电机作速度反馈; (2) 用脉冲编码器兼作位置与速度反馈;目前采用该种反馈比较多; 伺服电机的附件有:编码器、制动器、电源(自己备)。

(一)最大切削负载转矩不得超过电动机的额定转矩,折算至电动机轴的最大切削负载转矩T为FPmaxh =+(T+T)uTfp00,,2式中F——丝杠上的最大轴向载荷,等于进给力加摩擦力,N; maxP——丝杠导程,m; h,——滚珠丝杠的机械效率;,HJG2005-2.5;,,433',tan,丝杠的传动效率 ,0tan(,,,)——为螺旋角; ,33tan(4),tan60,,,10'——为摩擦角,;所以; ,,,,96.45%043,,tan(,)tan(4)60T--因滚珠丝杠的螺母预加载荷引起的附加摩擦力矩,Nm/; p0TNm/--滚珠丝杠轴承的摩擦力矩,; f0--伺服电机至丝杠的传动比,; u,0.4u由于双螺母机构加预载后引起附加摩擦力矩,因此还要同时考虑效率与寿命问题。

无预紧时的驱动力矩:PSt ,(/)MNmt,,20加预载后的附加摩擦力矩:PS10 ,,,TNm()(/)p002,,0加预载后的效率:,0, ,121(1),,,0n0式中: P——最大轴向载荷(N);; P,320NttP——预紧力(N);; P,110N00滚珠丝杠螺母副的预紧常采用各种形式的双螺母机构。

为使预紧后的双螺母机构在正向传动链受力运行时其反向运动链仍保证无间隙出现,要求预紧力的数值应大于最大轴向1载荷的倍; 3S ——导程(m); S,05.00m, ——未预紧时的效率;; ,,96.45%00P1100n ---预紧系数,。

n,,,0.343800P320t计算出PS3200.005,t; MN,,,0.2642(/m)t,,223.140.9645,,0PS11100.0051,,,0 ,TN,,,,,()0.96450.0063(/m)p00,,223.140.9645,,,,,0 ,0.96450,,, 80.18%,1122,,,,,1(1)1(10.9645),0n0.34380查表得:当预加负载2300N,极限转速3000r/min,则单个轴承的摩擦力矩为0.32Nm/故TNm,,,20.320.64/(); 0,T,1f0f0所以折算至电动机轴的最大切削负载转矩T:FP3200.005,,,maxh;TNm=+T0.00630.640.40.3856/(+T)u=,,,,fp00,,,,223.140.8018,,,, Tn0.38563000,伺服电机的功率为:; PW,,,121,,95509550最大转速为3000(r/min);当单杠负载满载时:时; F,600NmaxFP6000.005,,,maxh;TNm=+T0.00630.640.40.4968/(+T)u=,,,,fp00,,,,223.140.8018,,,, Tn0.49683000,伺服电机的功率为:; PW,,,156,,95509550最大转速为3000(r/min);根据以上的计算过程所选的伺服电机的技术参数为:最大转速:3000(r/min);功率为:200(W);最大负载转矩:; TNm,0.3~0.5(/)关于伺服电机的负载惯量校核可以根据具体的伺服电机型号进行校核,一般都没有问题,没有校核的原因是由于小功率的伺服电机样本很少,以至于查不到伺服电机的转子惯量,所以没有对其进行校核。

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