伺服電機+減速機+滾珠絲槓機構水平方向用滾珠絲槓的軸向負荷計算


伺服電機+減速機+滾珠絲槓機構水平方向用滾珠絲槓的軸向負荷計算

自動化設備中,由伺服電機驅動滾珠絲槓機構應用非常廣泛。所以,有必要非常熟練地掌握其相關元件的選型方法。在工程實踐中,有兩種常用的使用方式:豎直方向驅動負載和水平方向驅動負載。由於在兩種不同的方向使用時,負載重力對於扭矩的影響差異大,所以,在下面對自動化設備伺服電機+減速機+滾珠絲槓機構水平方向使用時的選型計算方法介紹。

使用工況:

工作臺質量 m1=80kg

重複定位精度 ±0.1mm

行程長度 ls=1000mm

勻速運行時最低速度 Vmax=400mm/s

驅動馬達 AC 伺服馬達

加速時間 t1=0.15s

減速時間 t3=0.15s

減速機 i=2

無效行程 0.15mm

直線導軌的摩擦係數 μ=0.003(滾動)

定位精度 ±0.3mm/1000mm

導向面的阻力 f=15N(空載時)

(從單方向進行定位)

需要選型確定的內容:

滾珠絲槓直徑

導程

精度

軸向間隙(予壓)

滾珠絲槓支撐方式

驅動馬達


伺服電機+減速機+滾珠絲槓機構水平方向用滾珠絲槓的軸向負荷計算

軸向負荷的計算:

根據本例的參數要求:

加速度


伺服電機+減速機+滾珠絲槓機構水平方向用滾珠絲槓的軸向負荷計算

工作行程加速時

Fa1=μ·(m1+m2)g+f+(m1+m2)·a =231N

工作行程等速時

Fa2=μ·(m1+m2)g+f=17.4N

工作行程減速時

Fa3=μ·(m1+m2)g+f-(m1+m2)·α = -196.2N

返程加速時

Fa4=-μ·(m1+m2)g-f-(m1+m2)·α = -231N

返程等速時

Fa5=-μ·(m1+m2)g-f=-17.4N

返程減速時

Fa6=-μ·(m1+m2)g-f+(m1+m2)·α =196.2N

作為在滾珠絲槓上的最大軸向負荷如下所述:

Famax=Fa1=231N

因此,如果使用 20mm 絲槓軸直徑、20mm 導程(最小溝槽谷徑 17.5mm)沒問題,那麼使用直徑 30mm 的絲槓軸也應該符合條件。所以,對於絲槓軸的彎曲載荷和容許壓縮拉伸負荷的以下計算,是假定 20mm 的絲槓軸直徑和 20mm 的導程。


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