伺服電機+減速機+滾珠絲槓機構水平使用設計最高轉速計算二


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

絲槓軸直徑:20mm;導程:40mm

最大速度 Vmax=800mm/s

導程 Ph=40mm

絲槓軸直徑:30mm;導程:60mm

最大速度 V1max=800mm/s

導程 Ph=60mm


由絲槓軸的危險速度所決定的容許轉速

與安裝方法相關的係數 λ2 =15.1

為考慮危險速度,螺母—軸承間的安裝方法按固定—支撐。

安裝間距 Lb = 1100 mm(推算)

絲槓軸直徑:20mm;導程:20mm 和 40mm

絲槓軸溝槽谷徑 d1=26.4mm

絲槓軸直徑:30mm;導程:60mm

絲槓軸溝槽谷徑 d1=26.4mm

由 DN 值所決定的容許轉速

絲槓軸直徑:20mm;導程:20mm 和 40mm(大導程滾珠絲槓)

鋼球中心直徑 D=20.75mm

由上述可見,當滾珠絲槓的絲槓軸直徑為 20mm、導程為 20mm 時,絲槓軸的最高轉速超過了危險轉速。相反,當一組絲槓軸直徑為 20mm、導程為 40mm 以及另一組絲槓直徑為 30mm、導程為 60mm 時,能滿足危險速度和 DN 值。

因此,選擇絲槓軸直徑為 20mm、導程為 40mm 的絲槓。

從單方向進行定位時,軸向間隙(予壓)不影響定位精度,所以不需要對軸向間隙進行探討。