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滚珠丝杠的选型方法案例

  滚珠丝杠的选型范例

  


  1.设定螺距(L)

  根据马达的最大转速与快速进给速度

  


  2.计算基本动额定负载

  范例所需基本动额定负载与容许转速(DmN值)的各动作模式下的轴向负载的计算

  A.加速时

  轴向负载(Pa)=Wα+μWg≈343(N)

  (g:重力加速度9.8m/s2)

  B.匀速时

  


  轴向负载(Pb)=μWg≈10(N)

  C.减速时

  轴向负载(Pc)=Wα-μWg≈324(N) 各动作模式1次循环所需的时间(s)

  


  根据负载条件计算轴向平均负载(Pm)与平均转速(Nm)(P.2800①、②)时

  Pm=250(N) Nm=2118(min-1)

  计算所需基本动额定负载(C)

  根据预期寿命,扣除停机时间后的净运行使用寿命(Lho)为


  将运行系数fw=1.2代入P.2800③的变形公式中,可得

  


  根据P.554~的说明,选择合适的滚珠丝杠,结果为BSS1520。

  接下来看作为容许转速的DmN值(P.2800④),

  容许值DmN≤70000以下时,DmN=15.8×3000=47400,

  处在容许值范围内,因此在该尺寸条件下继续进行下述研讨。


  3.容许屈曲载荷 危险速度

  研讨丝杠轴全长(L)与危险速度(Nc)、屈曲载荷(Pk)

  L=最大行程+螺帽长度+余量+两个末端尺寸

  =720+62+60+78=920(mm) 下面就屈曲载荷(容许轴向负载)进行研讨,设负载作用点间距

  ℓ1=820,从P.2800⑥、⑦可得

  Pk=7220(N)

  充分满足使用条件。

  设支撑间距ℓ2=790,根据

  P.2800⑤(固定-支撑),计算危险速度,可得

  Pk=7220(N)

  说明危险速度满足使用条件。

  设支撑间距ℓ2=790,

  根据P.2800⑤(固定-支撑),计算危险速度,可得

  Nc=3024(min-1)

  说明危险速度满足使用条件。


  4.精度设计

  研讨精度等级轴向间隙

  根据螺距精度的容许值(P.535),得出定位精度±0.1/720mm的等级为C5(累积代表螺距误差=0.035变动=0.025)。

  根据重复定位精度±0.01,设轴向间隙为0.005以下。


  5.滚珠丝杠与丝杠支座组件的选型结果

  选型结果:适合的滚珠丝杠的型式为

  BSS1520-950

  另外,适合的丝杠支座组件的型式为BSW12。

  参考计算公式

  ①轴向平均负载(Pm)②平均转速(Nm)

  


  ③寿命时间

  


  如果要将使用寿命延长到所需时间以上时,则不仅需要增大滚珠丝杠的尺寸,而且价格也会随之提高。

  一般以下面所示的使用寿命为标准时间。

  机床:20000小时

  自动控制设备:15000小时

  工业机械:10000小时

  计量装置:15000小时


  ④容许转速(DmN)

  


  ⑤寿命时间

  


  ⑥危险速度(Nc)

  


  ⑥利用欧拉方程式计算的屈曲载荷(Pk)

  


  ⑦相对于屈曲的容许轴向载荷(P)

  


  驱动扭矩

  滚珠丝杠的摩擦特性与驱动马达的选型


  摩擦与效率

  根据丝杠力学模型的数学分析,滚珠丝杠的效率η由下式表示,其中μ为摩擦系数,β为螺纹升角。

  


  负载扭矩

  驱动源设计(马达等)所需的负载扭矩(恒速驱动扭矩)如下所示。


  ●正向动作

  将旋转力转换为轴向力时的扭矩

  

  


  ●反向动作

  将轴向力转换为旋转力时的轴向外部负载

  


  ●预压引起的摩擦扭矩

  是指施加预压时产生的扭矩,随着外部负载的增大,螺母的预压负载被释放,预压所产生的摩擦扭矩也随之减小。


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