自动化设备中,由伺服电机驱动滚珠丝杠机构应用非常广泛。所以,有必要非常熟练地掌握其相关元件的选型方法。在工程实践中,有两种常用的使用方式:竖直方向驱动负载和水平方向驱动负载。由于在两种不同的方向使用时,负载重力对于扭矩的影响差异大,所以,在下面对自动化设备伺服电机+减速机+滚珠丝杠机构水平方向使用时的选型计算方法介绍。
使用工况:
工作台质量 m1=80kg
重复定位精度 ±0.1mm
行程长度 ls=1000mm
匀速运行时最低速度 Vmax=400mm/s
驱动马达 AC 伺服马达
加速时间 t1=0.15s
减速时间 t3=0.15s
减速机 i=2
无效行程 0.15mm
直线导轨的摩擦系数 μ=0.003(滚动)
定位精度 ±0.3mm/1000mm
导向面的阻力 f=15N(空载时)
(从单方向进行定位)
需要选型确定的内容:
滚珠丝杠直径
导程
精度
轴向间隙(予压)
滚珠丝杠支撑方式
驱动马达
丝杠轴直径:20mm;导程:40mm
最大速度 Vmax=800mm/s
导程 Ph=40mm
丝杠轴直径:30mm;导程:60mm
最大速度 V1max=800mm/s
导程 Ph=60mm
由丝杠轴的危险速度所决定的容许转速
与安装方法相关的系数 λ2 =15.1
为考虑危险速度,螺母—轴承间的安装方法按固定—支撑。
安装间距 Lb = 1100 mm(推算)
丝杠轴直径:20mm;导程:20mm 和 40mm
丝杠轴沟槽谷径 d1=26.4mm
丝杠轴直径:30mm;导程:60mm
丝杠轴沟槽谷径 d1=26.4mm
由 DN 值所决定的容许转速
丝杠轴直径:20mm;导程:20mm 和 40mm(大导程滚珠丝杠)
钢球中心直径 D=20.75mm
由上述可见,当滚珠丝杠的丝杠轴直径为 20mm、导程为 20mm 时,丝杠轴的最高转速超过了危险转速。相反,当一组丝杠轴直径为 20mm、导程为 40mm 以及另一组丝杠直径为 30mm、导程为 60mm 时,能满足危险速度和 DN 值。
因此,选择丝杠轴直径为 20mm、导程为 40mm 的丝杠。
从单方向进行定位时,轴向间隙(予压)不影响定位精度,所以不需要对轴向间隙进行探讨。
来源:智能设计制造
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