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滚珠丝杠的选型以及电机的选择
作者:管理员    发布于:2019-02-20 09:54:35    文字:【】【】【

1.滚珠丝杠及电机选型计算
1.1 确定滚珠丝杠副的导程
根据电机额定转速和X向滑板最大速度,计算丝杠导程。X向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V,电机最高转速为4500rpm。电机与滚珠丝杆直连,传动比为1。X向最大运动速度25mm/s,即1500mm/min。则丝杠导程为
 
实际取 ,可满足速度要求。
1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算
滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004,静摩擦系数与摩擦系数差别不大,此处计算取静摩擦系数为0.006。则导轨静摩擦力:
 
式中:
 ——工件及工作台质量,经计算 约为1500kg。
 ——导轨滑块密封阻力,按4个滑块,每个滑块密封阻力5N。
由于该设备主要用于检测,丝杠工作时不受切削力,检测运动接近匀速,其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有:
 rpm
 
滚珠丝杠副的当量载荷:
 ≈ =108.2N
滚珠丝杠副的当量转速:
 rpm
1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷
1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算:
 
式中:
      ——当量转速, rpm
      ——预期工作时间,测试机床选择15000小时
 ——负荷系数,平稳无冲击选择 =1
 ——精度系数,2级精度选择 =1
 ——可靠性系数,一般选择 =1
1.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算:
 
式中:
 ——预期运行距离,一般选择
1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:
 
式中:
 ——预加负荷系数,轻预载时,选择 =6.7
 ——丝杠副最大载荷
1.4 估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量m
 重复定位精度
X向运动的重复定位精度要求为0.005mm,则
 mm
1.5 估计算滚珠丝杠副的螺纹底X
1.5.1 根据X向运动行程为1200mm,可计算出两个固定支承的最大距离:
 
1.5.2 按丝杠安装方式为轴向两端固定,则有丝杠螺纹底X:
 
式中:
F0——导轨静摩擦力,F0=108.2N
L——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离,L=1580mm
则有
 
1.6 导程精度的选择
根据X向运动的定位精度要求达到0.005mm/1000mm,则任意300mm。长度的导程精度为0.0015mm。
1.7 确定滚珠丝杠副规格代号
按照丝杠Ph、d2m、Cam选择内循环双螺母式滚珠丝杆,型号为FYND6310-4,精度等级2级。丝杆基本导程Ph=10mm,丝杠底Xd2m=57mm>14.42mm,外Xd=62mm,公称直Xd0=63mm,额定动载荷Ca =48740N >Cam,额定静载荷Cao=156912N。
1.8 电机选择
条件:选择伺服电机驱动,伺服电机选取松下NAS A4系列MDMA152P1V型大惯量电机,其功率:1.5KW, 额定转矩:7.15 N.m, 电机惯量JM:0.00123 Kg.m2
X向运动工件及工作台质量估计最大值约1500Kg。
1.8.1 外部负荷的转动惯量:
丝杆部分的转动惯量:
 
外部负荷的负荷转动惯量:
    
则有:
 
加在电机上的转动惯量:
 
1.8.2 外部负荷产生的摩擦扭矩:
 
式中: 
 ——滚珠丝杆副的导程
 ——未预紧的滚珠丝杆副的效率(2级精度 =0.9)
 ——外加轴向载荷,含导轨摩擦力,其中含切削力为0
1.8.3 预紧力产生的摩擦扭矩:
 
式中:
 ——滚珠丝杆副间的预紧力,
1.8.4 支承轴承产生的摩擦扭矩:
选择HRC轴承,型号:7603050TN,查轴承样本可得摩擦力矩: =0.23N.m。
1.8.5 加速度产生的负荷扭矩:
根据设计要求可知:X向工作台运动速度为v=25mm/s,对应电机转速 =150rpm,最大加速度为a=40mm/s2,则工作台速度从0升至25mm/s所需时间:
 s
当电机转速从 =0升至 =150rpm时,其负荷扭矩
 
1.8.6 电机总扭矩:
 
所选择电机额定扭矩为7.15N.m,大于计算电机总扭矩3倍以上。所选择电机扭矩符合要求。

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脚注信息
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