滚珠丝杠选型和电机选型计算
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3873滚珠丝杠电机选型计算设计要求:夹具加工件重量:W1=300kg提升部位重量:W2=100kg行走最大行程:S= 1200mm最大速度:V=20000mm/min使用寿命:Lt=20000h滑动阻力:u=0。
01电机转数:N=1333RPM运转条件:v(m/min)加速下降时间:T1=0.75S匀速下降时间T2=3S减速下降时间T3=0.75St(sec) 加速上升时间T4=0.75S匀速上升时间T5=3S减速上升时间T6=0.75S 匀速下降3s1,螺杆轴径,导程,螺杆长度选定a:导程(l)由电机最高转数可得L大于或等于V/N=20000/1333=15mm即导程要大于15mm,根据THK样本得导程16mm即L=16mmb:轴负荷计算1,加速下降段a1=V/T=20000/60X0.75=444(mm/s2)=0.444m/s2f=u(W1+W2)xG=0.01(300+100)x9.8=40NF1=(W1+W2)xG-f-(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40-(300+100)x0.444=3702N 2,匀速下降段F2=(W1+W2)xG-f=(300+100)x9.8-40=3880N3减速下降段F3=(W1+W2)xG-f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40+(300+100)x0.444=4058N 4 加速上升段F4=(W1+W2)xG+f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8+40+(300+100)x0.444=4137N 5,匀速上升段F5=(W1+W2)xG+f=(300+100)x9.8+40=3960N6, 减速上升段F6=(W1+W2)xG+f-(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8+40-(300+100)x0.444=3784N由上得:加速上升时对轴产生的负荷最大即:F4=4137N1根据负荷可得轴直径F4=mDr。
深圳tbi滚珠丝杠选型计算举例选取的滚珠丝杠转动系统为:磨制丝杠(右旋)轴承到螺母间距离(临界长度) ln= 1200mm固定端轴承到螺母间距离 Lk= 1200mm设计后丝杠总长 = 1600mm最大行程 = 1200mm工作台最高移动速度 Vman= 14(m/min)寿命定为 Lh= 24000工作小时。
μ= 0.1 (摩擦系数)电机最高转速 nmax= 1800 (r/min)定位精度:最大行程内行程误差 = 0.035mm300mm行程内行程误差 = 0.02mm失位量 = 0.045mm支承方式为(固定—支承)W = 1241kg+800kg (工作台重量+工件重量)g=9.8m/sec2(重力加速度)I=1 (电机至丝杠的传动比)Fw=μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力)运转方式轴向载荷F a=F+F w(N)进给速度(mm/min)工作时间比例无切削F1=2000V1=14000q1=15轻切削F2=4000V2=1000q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10F a --- 轴向载荷(N) F --- 切削阻力(N) Fw--- 摩擦阻力(N)从已知条件得丝杠编号:此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求,所以螺母选形为:FDG(法兰式双螺磨制丝杠)从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠FDG_-_X_R-_-P5-1600X____计算选定编号导程= 14000/18000≈7.7mm在此为了安全性考虑:P =10(mm)运转方式进给速度(mm/min)进给转速(r/min)无切削V1=14000n1=1400轻切削V2=1000n2=100普通切削V3=600n2=60重切削V4=120n2=12平均转速平均载荷时间寿命与回转寿命=24000×266×60=383040000转次额定动载荷以普通运动时确定fw取 1.4得:额定动载荷 Ca≥39673N以Ca值从FDG系列表及(丝杠直径和导程、丝杠长度表)中查出适合的类型为:公称直径: d0=40mm 丝杠底径: d=33.9mm 导程:Pho=10mm 循环圈数:4.5额定动载荷为:48244N。
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 。
电机与滚珠丝杆通过联轴器连接,传动比为0.99。
X 向最大运动速度24m/min ,即24000mm/min 。
则丝杠导程为max max 24000/ 5.390.994500h P V i n =⋅=≈⨯ 实际取mm P h 10=,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:000.0065009.84549.4F M g f N μ=⋅⋅+=⨯⨯+⨯=式中:M ——工件及工作台质量, M 为500kg 。
f ——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:max min 60/6024/10144h n n v P rpm ≈=⋅=⨯=max min 049.4F F F N ≈≈=滚珠丝杠副的当量载荷:max min 0249.43m F F F F N +=≈= 滚珠丝杠副的当量转速:max min 1443m n n n 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:49.41253.0310010011m w am a c F f C N f f ⨯===⨯⨯ 式中: m n ——当量转速,max min 1443m n n n rpm +== h L ——预期工作时间,测试机床选择15000小时w f ——负荷系数,平稳无冲击选择w f =1a f ——精度系数,2级精度选择a f =1c f ——可靠性系数,一般选择c f =11.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算:49.416784.0411m w am a c F f C N f f ⨯===⨯ 式中:s L ——预期运行距离,一般选择32410s L m =⨯1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:max 6.749.4303.98am C f F N ε==⨯=式中:e f ——预加负荷系数,轻预载时,选择e f =6.7m ax F ——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δm()∙≤4/1~31m δ重复定位精度X 向运动的重复定位精度要求为0.03mm ,则10.030.00754m mm δ≤⨯=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1000mm ,可计算出两个固定支承的最大距离:(1.1 1.2)(1014) 1.2100014101340h L l P mm ≈⋅+⋅=⨯+⨯=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 :mo m L F d δ1000039.02≥ 式中:F 0——导轨静摩擦力,F 0=49.4NL ——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离,L=1340mm则有2 3.69m d mm ≥= 1.6 导程精度的选择根据X 向运动的定位精度要求达到0.08mm/1000mm ,则任意300mm 。
滚珠丝杠及电机选型1.滚珠丝杠及电机选型计算1.1 确定滚珠丝杠副的导程据电机额定转速和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mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈⨯=⋅=实际取mm P h 10=,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:N f g M F 2.108548.91500006.000=⨯+⨯⨯=+⋅⋅=μ式中:M ——工件及工作台质量,经计算M 约为1500kg 。
f ——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:15010/2560/60min max =⨯=⋅=≈h P v n n rpmN F F F 2.1080min max =≈≈滚珠丝杠副的当量载荷:32min max F F F m +=≈0F =108.2N 滚珠丝杠副当量转速:1502min max =+=n n n m rpm 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷1.3.1按滚珠丝杠副预期工作时间计算:N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551110012.10815000150601006033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅= 式中: m n ——当量转速,15010/2560/60=⨯=⋅=h m P v n rpmh L ——预期工作时间,测试机床选择15000小时w f ——负荷系数,平稳无冲击选择w f =1a f ——精度系数,2级精度选择a f =1c f ——可靠性系数,一般选择c f =11.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算:N f f f F P L C c a w m h s am 9993.146841112.108101010253333=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=- 式中: s L ——预期运行距离,一般选择m L s 31025⨯=1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:N F f C e am 94.7292.1087.6max =⨯==式中:e f ——预加负荷系数,轻预载时,选择e f =6.7m ax F ——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δm()•≤4/1~31m δ重复定位精度X 向运动的重复定位精度要求为0.005mm ,则00125.01.041=⨯≤m δmm1.5 估计算滚珠丝杠副的螺纹底X1.5.1 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:mm P l L h 1580101412002.1)14~10()2.1~1.1(=⨯+⨯=⋅+⋅≈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 :mo m L F d δ1000039.02≥ 式中:F 0——导轨静摩擦力,F 0=108.2NL ——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承最大距离,L=1580mm则有mm d m 42.1400125.010*******.108039.02=⨯⨯⨯≥ 1.6 导程精度的选择据X 向运动的定位精度要求达到0.005mm/1000mm ,则任意300mm 。
滚珠丝杆的选型和计算滚珠丝杆是一种常用的传动装置,广泛应用于工业领域。
在选择和计算滚珠丝杆时,需要考虑多个因素,包括负载要求、速度要求、精度要求等。
本文将从滚珠丝杆的选型和计算两个方面进行详细介绍。
一、滚珠丝杆的选型1. 负载要求:滚珠丝杆的选型首先需要考虑负载要求。
根据负载的大小和方向,可以确定所需滚珠丝杆的直径和材料。
一般来说,负载越大,所选用的滚珠丝杆直径应越大,材料应选择强度高、刚性好的材料,如优质合金钢等。
2. 速度要求:滚珠丝杆的选型还需要考虑速度要求。
速度较高时,需要选择高精度的滚珠丝杆,并配备合适的润滑系统,以提供良好的润滑和冷却效果,确保滚珠丝杆的正常运行。
3. 精度要求:根据应用的精度要求,选择相应等级的滚珠丝杆。
一般来说,滚珠丝杆的精度等级分为C0、C3、C5等级,精度越高,所选用的滚珠丝杆成本也越高。
因此,在选型时需要根据具体应用需求进行权衡,实现性价比最优。
二、滚珠丝杆的计算滚珠丝杆的计算是为了确定其工作参数,以保证滚珠丝杆的正常运行。
主要包括以下几个方面的计算:1. 负载计算:根据所需负载的大小和方向,计算滚珠丝杆的额定负荷。
额定负荷是指滚珠丝杆能够承受的最大负荷,一般以动载荷为参考。
根据负载的大小、方向和工作条件等参数,可以参考滚珠丝杆的选型手册或使用相关计算公式进行计算。
2. 速度计算:根据应用的速度要求,计算滚珠丝杆的额定速度和临界转速。
额定速度是指滚珠丝杆能够正常运行的最大速度,临界转速是指滚珠丝杆在高速运转时可能出现的共振现象。
根据滚珠丝杆的直径、材料和润滑条件等参数,可以使用相关计算公式进行速度计算。
3. 功率计算:根据所需负载和速度,计算滚珠丝杆所需的功率。
功率是指滚珠丝杆传递的能量,需要根据负载和速度等参数进行计算。
根据滚珠丝杆的选型手册或使用相关计算公式,可以计算出所需功率。
4. 寿命计算:根据滚珠丝杆的工作条件和使用环境,计算滚珠丝杆的寿命。
寿命是指滚珠丝杆在正常工作条件下可以使用的时间或循环次数。
滚珠丝杠选择计算滚珠丝杠副参数计算与选用1、计算步骤2、确定滚珠丝杠导程Ph根据工作台最高移动速度Vmax , 电机最高转速nmax, 传动比等确定Ph。
按下式计算,取较大圆整值。
Ph= (电机与滚珠丝杠副直联时,i=1)3、滚珠丝杠副载荷及转速计算这里的载荷及转速,是指滚珠丝杠的当量载荷Fm与当量转速nm。
滚珠丝杠副在n1、n2、n3nn转速下,各转速工作时间占总时间的百分比t1%、t2%、t3%tn%,所受载荷分别是F1、F2、F3Fn。
当负荷与转速接近正比变化时,各种转速使用机会均等,可按下列公式计算:(nmax: 最大转速,nmin: 最小转速,Fmax: 最大载荷(切削时),Fmin: 最小载荷(空载时)4、确定预期额定动载荷①按滚珠丝杠副预期工作时间Ln(小时)计算:②按滚珠丝杠副预期运行距离Ls(千米)计算:③有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷Fmax计算:Cam=feFmax(N)式中:Ln-预期工作时间(小时,见表5)Ls-预期运行距离(km),一般取250km。
fa-精度系数。
根据初定的精度等级(见表6)选。
fc-可靠性系数。
一般情况fc=1。
在重要场合,要求一组同样的滚珠丝杠副在同样条件下使用寿命超过希望寿命的90%以上时fc见表7选fw-负荷系数。
根据负荷性质(见表8)选。
fe-预加负荷系数。
(见表9)表-5 各类机械预期工作时间Ln 表-6 精度系数fa机械类型 Ln(小时)普通机械 5000~10000普通机床 10000~20000数控机床 20000精密机床 20000测示机械 15000航空机械 1000精度等级 1.2.3 4.5 7 10fa 1.0 0.9 0.8 0.7表-7 可靠性系数fc可靠性% 90 95 96 97 98 99fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21表-8 负荷性质系数fw负荷性质无冲击(很平稳)轻微冲击伴有冲击或振动fw 1~1.2 1.2~1.5 1.5~2表-9 预加负荷系数fe预加负荷类型轻预载中预载重预载fe 6.7 4.5 3.4以上三种计算结果中,取较大值为滚珠丝杠副的Camm。
滚珠丝杠1.滚珠丝杠计算1. 确定滚珠丝杠副的导程根据电机最高转速为3000min -1。
电机与滚珠丝杆直连, X 向最大运动速度V max 1000mm/s ,即60×1000=6000mm/min 。
则丝杠导程为mm n i V P h 2030001/6000/max max =⨯=⋅=即mm P h 20=,可满足速度要求。
2.螺帽的选择(1)所需基本动额定负载与容许转速(DmN 值)各动作模式下轴向负载的计算3.丝杠轴的选择丝杠轴全长(L)与危险速度(Nc)、屈曲载荷(Pk)的研讨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.m 2X 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:22210151996565.0031.0633.312121m kg r m J ⋅=⨯⨯=⋅= 外部负荷的负荷转动惯量: 2221 090.01899920201.015000151996565.0)2(m kg P m J J h L ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+=⋅+=ππ 则有:45.1500123.0 090.01899920==M L J J 加在电机上的转动惯量:2 090.0202292000123.0 090.01899920m kg J J J M L ⋅=+=+=1.8.2 外部负荷产生的摩擦扭矩:m N P F T h p ⋅=⨯⨯⨯=⨯⋅⋅=-- 940.19133960109.02102.10810233πηπ 式中: h P ——滚珠丝杆副的导程η——未预紧的滚珠丝杆副的效率(2级精度η=0.9)F ——外加轴向载荷,含导轨摩擦力,其中含切削力为01.8.3 预紧力产生的摩擦扭矩:m N P F T h p D ⋅=⨯-⨯⨯=⨯-⋅⋅=-- 360.01346588109.09.0121007.361012322322πηηπ 式中:p F ——滚珠丝杆副间的预紧力,N F F p 07.363/2.1083/max ===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:1b T =0.23N.m 。