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。