滾珠絲杠選型和電機(jī)選型計(jì)算

2020-03-23 19:45:44

1、確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程
根據(jù)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和X向滑板最大速度，計(jì)算絲杠導(dǎo)程。
X向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇松下MDMA152P1V，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為4500rpm。電機(jī)與滾珠絲桿通過(guò)聯(lián)軸器連接，傳動(dòng)比為0.99。X向最大運(yùn)動(dòng)速度24m/min，即24000mm/min。
則絲杠導(dǎo)程為

實(shí)際取Ph=10mm，可滿足速度要求。
2 、滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算
滾動(dòng)導(dǎo)軌承重時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)最大為0.004，靜摩擦系數(shù)與摩擦系數(shù)差別不大，此處計(jì)算取靜摩擦系數(shù)為0.006。則導(dǎo)軌靜摩擦力：

式中：
M —工件及工作臺(tái)質(zhì)量， M為500kg。
f — 導(dǎo)軌滑塊密封阻力，按4個(gè)滑塊，每個(gè)滑塊密封阻力5N。
由于該設(shè)備主要用于檢測(cè)，絲杠工作時(shí)不受切削力，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)接近勻速，其阻力主要來(lái)自于導(dǎo)軌、滑塊的摩擦力。則有：

滾珠絲杠副的當(dāng)量載荷：

滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速：

3 、滾珠絲杠副預(yù)期額定動(dòng)載荷
3.1、按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時(shí)間計(jì)算：

式中：
nm — 當(dāng)量轉(zhuǎn)速，

Lh — 預(yù)期工作時(shí)間，測(cè)試機(jī)床選擇15000小時(shí)
f W — 負(fù)荷系數(shù)，平穩(wěn)無(wú)沖擊選擇 fW =1
fa — 精度系數(shù)，2級(jí)精度選擇 f a =1
fc — 可靠性系數(shù)，一般選擇 fc =1
3.2 按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離計(jì)算：
式中：
Ls — 預(yù)期運(yùn)行距離，一般選擇 Ls = 24X103m
3.3 、按滾珠絲杠副的預(yù)加最大軸向負(fù)載計(jì)算：

式中：
fe — 預(yù)加負(fù)荷系數(shù)，輕預(yù)載時(shí)，選擇fe = 6.7
fmax — 絲杠副最大載荷
4 、估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量dm
* 重復(fù)定位精度
X向運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度要求為0.03mm，則

5 、估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X
5.1 、根據(jù)X向運(yùn)動(dòng)行程為1000mm，可計(jì)算出兩個(gè)固定支承的最大距離：
L? (1.1~1.2) ′l + (10~14) ′Ph= 1.2′1000+14′10 =1340mm
5.2 按絲杠安裝方式為軸向兩端固定，則有絲杠螺紋底X：

式中：
F0 — 導(dǎo)軌靜摩擦力，F0=49.4N
L — 滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的最大距離，L = 1340mm 則有

6 、導(dǎo)程精度的選擇
根據(jù)X向運(yùn)動(dòng)的定位精度要求達(dá)到0.08mm/1000mm，則任意300mm。長(zhǎng)度的導(dǎo)程精度為0.024mm。
7 、確定滾珠絲杠副規(guī)格代號(hào)
按照絲杠Ph、d2m、Cam選擇SFS6310滾珠絲桿，精度等級(jí)2級(jí)。絲桿基本導(dǎo)程Ph=10mm，絲杠外X d=61mm，螺母外徑90mm，珠徑6.35mm，額定動(dòng)載荷Ca =48740N ＞Cam，額定靜載荷Cao=156912N。
8 、電機(jī)選擇
條件：選擇伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)選取松下MINAS A4系列MDMA152P1*型中慣量電機(jī)，其功率：1.5KW；額定轉(zhuǎn)矩：7.15 N.m；電機(jī)慣量JM：0.00123 Kg.m2
X向運(yùn)動(dòng)工件及工作臺(tái)質(zhì)量估計(jì)最大值約1500Kg。
8.1 外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：絲桿部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

外部負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

則有：

加在電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

8.2 、外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩：

Ph— 滾珠絲桿副的導(dǎo)程
h— 未預(yù)緊的滾珠絲桿副的效率（2級(jí)精度h=0.9）
F— 外加軸向載荷，含導(dǎo)軌摩擦力，其中含切削力為0
8.3 、預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：

式中：
Fp— 滾珠絲桿副間的預(yù)緊力，Fp = F max/3 = 49.4/31 = 6.47N
8.4 、支承軸承產(chǎn)生的摩擦扭矩：
選擇深溝球軸承，軸承代號(hào)：6207，查軸承樣本可得摩擦力矩：Tb1=0.23N.m。
1.8.5 加速度產(chǎn)生的負(fù)荷扭矩：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知：X向工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度為v=24m/min，對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速n2=144rpm，最大加速度為a=40mm/s2,則工作臺(tái)速度從0升至25mm/s所需時(shí)間：