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
軸向負荷的計算:
根據本例的參數要求:
加速度
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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