滾珠絲杠選型和電機選型計算

2020-03-23 19:45:44

1、確定滾珠絲杠副的導程
根據電機額定轉速和X向滑板最大速度，計算絲杠導程。
X向運動的驅動電機選擇松下MDMA152P1V，電機最高轉速為4500rpm。電機與滾珠絲桿通過聯軸器連接，傳動比為0.99。X向最大運動速度24m/min，即24000mm/min。
則絲杠導程為

實際取Ph=10mm，可滿足速度要求。
2 、滾珠絲杠副的載荷及轉速計算
滾動導軌承重時的滑動摩擦系數最大為0.004，靜摩擦系數與摩擦系數差別不大，此處計算取靜摩擦系數為0.006。則導軌靜摩擦力：

式中：
M —工件及工作臺質量， M為500kg。
f — 導軌滑塊密封阻力，按4個滑塊，每個滑塊密封阻力5N。
由于該設備主要用于檢測，絲杠工作時不受切削力，檢測運動接近勻速，其阻力主要來自于導軌、滑塊的摩擦力。則有：

滾珠絲杠副的當量載荷：

滾珠絲杠副的當量轉速：

3 、滾珠絲杠副預期額定動載荷
3.1、按滾珠絲杠副的預期工作時間計算：

式中：
nm — 當量轉速，

Lh — 預期工作時間，測試機床選擇15000小時
f W — 負荷系數，平穩無沖擊選擇 fW =1
fa — 精度系數，2級精度選擇 f a =1
fc — 可靠性系數，一般選擇 fc =1
3.2 按滾珠絲杠副的預期運行距離計算：
式中：
Ls — 預期運行距離，一般選擇 Ls = 24X103m
3.3 、按滾珠絲杠副的預加最大軸向負載計算：

式中：
fe — 預加負荷系數，輕預載時，選擇fe = 6.7
fmax — 絲杠副最大載荷
4 、估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量dm
* 重復定位精度
X向運動的重復定位精度要求為0.03mm，則

5 、估計算滾珠絲杠副的螺紋底X
5.1 、根據X向運動行程為1000mm，可計算出兩個固定支承的最大距離：
L? (1.1~1.2) ′l + (10~14) ′Ph= 1.2′1000+14′10 =1340mm
5.2 按絲杠安裝方式為軸向兩端固定，則有絲杠螺紋底X：

式中：
F0 — 導軌靜摩擦力，F0=49.4N
L — 滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的最大距離，L = 1340mm 則有

6 、導程精度的選擇
根據X向運動的定位精度要求達到0.08mm/1000mm，則任意300mm。長度的導程精度為0.024mm。
7 、確定滾珠絲杠副規格代號
按照絲杠Ph、d2m、Cam選擇SFS6310滾珠絲桿，精度等級2級。絲桿基本導程Ph=10mm，絲杠外X d=61mm，螺母外徑90mm，珠徑6.35mm，額定動載荷Ca =48740N ＞Cam，額定靜載荷Cao=156912N。
8 、電機選擇
條件：選擇伺服電機驅動，伺服電機選取松下MINAS A4系列MDMA152P1*型中慣量電機，其功率：1.5KW；額定轉矩：7.15 N.m；電機慣量JM：0.00123 Kg.m2
X向運動工件及工作臺質量估計最大值約1500Kg。
8.1 外部負荷的轉動慣量：絲桿部分的轉動慣量：

外部負荷的負荷轉動慣量：

則有：

加在電機上的轉動慣量：

8.2 、外部負荷產生的摩擦扭矩：

Ph— 滾珠絲桿副的導程
h— 未預緊的滾珠絲桿副的效率（2級精度h=0.9）
F— 外加軸向載荷，含導軌摩擦力，其中含切削力為0
8.3 、預緊力產生的摩擦扭矩：

式中：
Fp— 滾珠絲桿副間的預緊力，Fp = F max/3 = 49.4/31 = 6.47N
8.4 、支承軸承產生的摩擦扭矩：
選擇深溝球軸承，軸承代號：6207，查軸承樣本可得摩擦力矩：Tb1=0.23N.m。
1.8.5 加速度產生的負荷扭矩：
根據設計要求可知：X向工作臺運動速度為v=24m/min，對應電機轉速n2=144rpm，最大加速度為a=40mm/s2,則工作臺速度從0升至25mm/s所需時間：