精密滚动直线导轨的选择与计算_杨祖孝
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滚珠直线导轨副的选用及计算1、计算载荷滚珠直线导轨副除具有抗上下、左右四方向的力以外,还能承受左右扭转、前后翻转和平面扭转三个方向的扭矩。
在选用时,除了需对受力状态(水平、竖直,侧卧等),受力结构(受力点与支撑间产生的扭矩)以及起停时的惯性力等进行受力分析外,还需对运动过程的受力变化对导向系统产生的影响进行评估。
载荷的选取围绕单个滑座所受的合力进行(静态受力分析按照理论力学常规计算),通常根据载荷在行程内的变化分段核算,若某个滑座在总行程L(mm)内的L1,L2,……Ln(mm)段内所受的载荷分别为P1,P2,……Pn(KN),则计算载荷Pc为:Pc=(KN)对于载荷呈线性变化的情况,Pc可简化成:Pc=(Pmin+2Pmax)/3 (KN)对于荷呈全波正弦曲线变化的情况,Pc可简化成:Pc=0.65Pmax(KN)对于载荷呈半波正弦曲线变化的情况,Pc可简化成:Pc=0.75Pmax (KN)对于同时承受扭矩M(Nm)负载的情况,Pc=P0+C0×M/Mt(KN)其中,P0:载荷合力,(KN)C0:滑座的额定静载荷,参见“滚珠直线导轨副的系列参数”,(KN)Mt:对应方向的额定扭矩,参见“滚珠直线导轨副的系列参数”,(Nm)另外,除计算Pc值外,还需计算最大合力,若最大合力大于滚珠直线导轨副的额定静载荷C0,则须增大导轨规格。
额定静载荷是指滚珠直线导轨副承受的使滚珠和滚道产生万分之一滚珠直径的弹性形变时的静止合力。
大于额定静载荷会产生塑性破坏。
2、计算额定寿命滚珠直线导轨副寿命的衡量标准为:在允许的环境条件中,在承受负载等于额定动载荷C(KN)的情况下,连续导向行程达到50Km(基准行程寿命)时有95%(基准可靠度)不产生材料疲劳破坏。
由此可得滚珠直线导轨副的额定行程寿命L为:L=(Km)其中,C:滑座的额定动载荷,参见“滚珠直线导轨副的系列参数”,(KN)Pc:计算载荷,(KN)fh:硬度系数,HRC58为基准硬度,低于HRC58时额定动载荷锐减。
直线导轨选型基本原则步骤和参数考量直线导轨是一种常用于工业机械设备中的部件,可以实现精确的直线运动。
在选择直线导轨时,需要考虑一些基本原则和步骤,以及相关的参数。
下面是关于直线导轨选型的基本原则、步骤和参数考量的详细解释。
一、直线导轨选型基本原则:1.负载能力:直线导轨应具有足够的负载能力,以确保能够承受工作时的负荷。
负载能力取决于工作物体的重量和所需的加工力。
2.刚度:直线导轨应具有足够的刚度,以保持工作物体的稳定性和精度。
刚度取决于导轨的材料和结构。
3.精度:直线导轨的精度直接影响到工作物体的加工精度。
选用直线导轨时需考虑工作所需的精度指标。
4.速度:直线导轨应具有足够的速度,以满足工作物体的运动要求。
速度取决于导轨和导轨的传动系统的性能。
5.寿命:直线导轨的寿命应长,以减少维护和更换的频率。
寿命取决于导轨材料的耐磨性和导轨结构的稳定性。
二、直线导轨选型步骤:1.确定负载类型和大小:首先需要确定工作物体的负载类型(如重载、中等负载、轻载)和负载大小,以选择适合的直线导轨。
2.选择导轨类型:根据工作环境和负载要求,选择合适的导轨类型,如滑块式导轨、滚动式导轨等。
3.选择导轨材料:导轨材料需要具有足够的硬度、耐磨性和刚度,常见的导轨材料有钢材、铝合金等。
4.确定导轨长度:根据工作物体的运动范围和工作空间的限制,确定导轨的长度。
5.选择导轨载荷:根据工作物体的负载大小和工作要求,选择适合的导轨载荷,以确保导轨能够承受工作时的负载。
6.确定导轨精度:根据工作要求和加工精度的需求,选择合适的导轨精度。
7.选择导轨速度:根据工作物体的移动速度要求和工作环境的限制,选择适合的导轨速度。
8.确认导轨寿命:了解导轨的寿命和使用寿命,以便预估导轨的使用寿命和维护周期。
三、直线导轨选型参数考量:1.负载能力:指导轨能够承受的最大负荷。
2.刚度:指导轨的刚度,用于评估导轨的变形程度,通常以刚度系数来表示。
3.精度:指导轨的精度,用于评估导轨的加工精度和重复性。
直线导轨选型计算今天给⼤家带来直线导轨选型计算,线导轨选型计算这是⼀门很有必要的章节于没有极⾼参数计算⽔平和实际应⽤(维护)经验设计⼈员来说,导轨、丝杆等的凭空选择也是必须的,下⾯我就给⼤家⼀⼀讲解滚动直线导轨副特点:1、滚动体与圆弧沟槽相接触,与点接触相⽐承载能⼒⼤,刚性好。
2、摩擦因素⼩,⼀般为 0.002~0.005 ,仅为滑动导轨副的 1/20~1/30 ,节省动⼒,可以承受上下左右四个⽅向的载荷。
动、静摩擦差别很⼩。
3、磨损⼩,寿命长,安装、维护、润滑简便。
运动灵活,⽆冲击,在低速微量进给时,能很好地控制位置尺⼨,不会发⽣空转打滑,并能实现超微⽶级精度的进给。
直线导轨的选型步骤滚动功能部件的主要失效形式是滚动元件与滚道的疲劳点蚀与塑性变形,其相应的计算准则为寿命(或动载荷)计算和静载荷计算。
某些滚动功能部件还具有滚动体循环装置,循环装置的失效主要靠正确的制造、安装与使⽤维护来避免。
1、动载荷计算C:基本额定动载荷 (N)Pc:垂直于运动⽅向的载荷, P/4fH :硬度系数,⼀般取值 1fT:温度系数fc:接触系数fw :载荷系数滚动体额定寿命:球体: 50km ;滚⼦: 100kmL:设计总寿命⾏程 (km)l:⼯作⾏程,即轨道长度 (单位: m)n:每分钟往返次数 (次/min)Lh:设计总寿命时间 (参照下页图表 )直线导轨在设备中的应⽤及安装⽅法1、在安装直线导轨之前必须清除机械安装⾯的⽑边、污物及表⾯伤痕。
注意:直线滑轨在正式安装前均涂有防锈油,安装前请⽤清洗油类将基准⾯洗净后再安装,通常将防锈油清除后,基准⾯较容易⽣锈,所以建议涂抹上黏度较低的主轴⽤润滑油。
2、将主轨轻轻安置在床台上,使⽤侧向固定螺丝或其他固定治具使线轨与侧向安装⾯轻轻贴合。
注意:安装使⽤前要确认螺丝孔是否吻合,假设底座加⼯孔不吻合⼜强⾏锁紧螺栓,会⼤⼤影响到组合精度与使⽤品质。
3、由远端向近端按顺序将滑轨的定位螺丝稍微旋紧,使轨道与垂直安装⾯稍微贴合。
导轨的选型及计算导轨的选型及计算按结构特点和摩擦特性划分的导轨类型见表6-1[5],各类导轨的主要特点及应用列于表中表6-1导轨类型特点及应用塑料导轨1, 动导轨表面贴塑料软带等与铸铁或钢导轨搭配,摩擦系数小,且动静摩擦系数搭配,不易爬行,抗摩擦性能好。
2, 贴塑工艺简单。
3,刚度较低,耐热性差容易蠕变主要应用与中大型机床压强不大的导轨应用日广泛动压导轨1,速度高(90m/mi n~6OOm/mi n),形成液体摩擦2,阻尼大,抗阵性好3,结构简单,不需复杂供油系统,使用维护方便4,油膜厚度随载荷与速度而变化。
影响加工精度,低速重载易出现导轨面要用语速度高,精度要求般的机床镶钢,镶金属导轨1,在支撑导 轨上镶装有 一定硬度的 不钢板或钢 带,提高导 轨耐磨性,改善摩擦或 满足焊接床 身结构需 要。
2,在动 导轨上镶有 青铜只类的 金属防止咬 合磨损,提 高耐磨性,运动平稳精 度咼镶钢 导轨 工艺 复 杂,成本 高。
常用于重 型机 床如 \立 车,龙门 铣床 的导 轨上 静压 导轨 1,摩擦系数 很小,驱动 力小。
2,低 速运动平稳 性好3,承 载能力大,刚性,吸阵 性好4,需要 一套液压装 置,结构复 杂,调整困 难各种 大 型,重 型 机 床,精 密 机 床, 数 控 机 床 的 工6.1初选导轨型号及估算导轨长度X 方向初选导轨型号为GGB20BAL2P12 940 4⑹具体数据见《机械设计 手册》9-149 Y 方向初选导轨型号为 GGB20AAL 2R2 1090 4导轨的运动条件为常温,平稳,无冲击和震动 为何选用滚动直线导轨副:1)滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小,摩擦阻力小,随动性极好。
有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。
驱动功率小,只相当普通机械的十分之。
2)承载能力大,刚度高。
3)能实现高速直线运动,起瞬时速度比滑动导轨提高10倍。
4)采用滚动直线导轨副可简化设计,制造和装配工作,保证质量,缩短时间,降低成本。
导轨的选型及计算步骤什么是导轨导轨是一种机械零件,也被称为导向轨。
其作用是通过高精度的加工和装配,使得机器元件在其中受到引导和支持,从而达到准确移动的目的。
导轨通常应用在机器人、自动化加工设备、精密测量仪器等领域,是现代工业高精度装备的重要组成部分。
导轨的选型主要有以下几项考虑因素:1.精度等级导轨的精度等级决定了其加工技术、材料及制造成本。
一般来说,导轨的精度等级越高,其制造成本也就越高。
在选型过程中,需要根据具体应用情况进行权衡。
如果应用要求较高的精度,那么就需要选择精度等级高的导轨,反之则可以选择精度等级较低的导轨。
2.负载能力导轨需要承载机器元件的重量,因此需要考虑其负载能力。
在选择导轨时,需要根据机器元件的重量以及运动速度来计算导轨的承载能力。
3.应力分布情况在机器元件运动时,导轨上承受的应力分布情况对导轨的选型也有一定的影响。
如果应力分布不均匀,容易导致导轨变形或磨损。
因此,在选型时需要考虑导轨的应力分布特点,选择合适的导轨型号。
4.环境适应性导轨常常运用在恶劣的环境中,如高温、低温、潮湿等。
因此,在选型时需要考虑导轨的环境适应性,选择能适应相应环境的导轨型号。
导轨的计算步骤导轨的选型需要进行一定的计算和验证,主要涉及以下步骤:1.计算负载需要根据机器元件的重量、材质、数量等因素来计算机器运行时所需的导轨承载力。
计算公式为:F = mg其中,F表示承载力,m表示质量,g表示重力加速度。
2.计算生命公式生命公式是导轨的使用寿命计算公式。
该公式根据工作条件、轨道长度以及使用频次对导轨的寿命进行评估。
生命公式通常采用下列形式:L10 = (C / F)^b其中,L10表示统计寿命,C表示基本动载荷额定值,F表示实际负荷,b为指数。
3.计算导轨长度根据机器的移动范围以及导轨的型号、长度等因素,计算所需的导轨长度。
同时,需要考虑运动的平稳性、自重等因素进行合理的选择。
以上就是导轨选型及计算的主要步骤。
直线滚动导轨的特点及选用摘要:介绍了直线滚动导轨的性能特点及选用时涉及到的一些性能参数。
关键词:直线滚动导轨;寿命1、直线滚动导轨的特点直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。
相对普通机床所用的滑动导轨而言,它有以下几方面的优点:1.1 定位精度高直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的1/50。
由于动摩擦与静摩擦系数相差很小,运动灵活,可使驱动扭矩减少90%,因此,可将机床定位精度设定到超微米级。
1.2 降低机床造价并大幅度节约电力采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小,特别适用于反复进行起动、停止的往复运动,可使所需的动力源及动力传递机构小型化,减轻了重量,使机床所需电力降低90%,具有大幅度节能的效果。
1.3 可提高机床的运动速度直线滚动导轨由于摩擦阻力小,因此发热少,可实现机床的高速运动,提高机床的工作效率20~30%。
1.4 可长期维持机床的高精度对于滑动导轨面的流体润滑,由于油膜的浮动,产生的运动精度的误差是无法避免的。
在绝大多数情况下,流体润滑只限于边界区域,由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的,在这种摩擦中,大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。
与之相反,滚动接触由于摩擦耗能小.滚动面的摩擦损耗也相应减少,故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。
同时,由于使用润滑油也很少,大多数情况下只需脂润滑就足够了,这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易了。
2、宜线滚动导轨的寿命在选用直线滚动导轨时,应对其本身的寿命进行初步验算。
当直线滚动导轨承受负荷并做滚动运动时,导轨面和滚动部分(钢珠或滚柱)就会不断地受到循环应力的作用,一旦达到临界值,滚动表面就会产生疲劳破损,在某些部位产生鱼鳞状剥离,这种现象称为表面剥落。
所谓直线滚动导轨的寿命,就是指导轨表面或滚动部分由于材料的滚动疲劳而发生表面剥落时为止总行走距离。
直线滚动导轨的寿命具有很大的分散性。
即使同批制造的产品,在同样运转条件下使用,其寿命也会有很大的差距。
A 精密板式直线导轨的特长
图1 精密板式直线导轨ER型的结构
结构与特长 E R型是将不锈钢钢板经过精密成形、热处理以及磨削加工而成的滑动装置。
其结构为钢球在外侧轨道与内滑块之间形成的V形沟槽之间滚动,从而使系统滑动。
ER型为超薄轻量型装置,钢球在内滑块上装配的钢球外壳中循环,进行无限的直线运动。
此型号用途广泛,例如磁盘装置、电子设备、半导体制造设备、医疗设备、测量设备、绘图机以及复印机等。
【减少设计和装配成本】
与在精密机械等使用的传统微型滚珠轴承相比,精密板式直线导轨的设计成本较低、装配工时较省,能实现高精度的直线导向。
【维持长期的稳定性】
E R型为摩擦系数极低的钢球循环型滑动装置,可在长期间内维持稳定性能。
【轻量化、小型设计和高速响应性】
外侧轨道和内滑块均由最薄的不锈钢板制造。
由于精密板式直线导轨重量较轻,因此惯性力矩小并具有优异的高速响应性。
精密板式直线导轨
特长 502-4C。
直线(滚动)导轨的选型直线导轨的选型(上)(原创)2010-01-30 20:44前面说了一下滚珠丝杠选型的大致原则和注意的要点,今天有空,谈一谈直线导轨的大致选型步骤和方法:分类介绍:先说明一下,本文所说的直线导轨均指滚动直线导轨。
种类按滚动体类型分有滚珠导轨滚珠、滚柱导轨,前者包括交叉滚珠导轨,而交叉滚柱导轨则可归于后者。
按形状分有方轨(截面尺寸大致呈等边矩形)和扁轨(截面尺寸大致呈扁平的矩形),不说明的一般指方轨,扁轨的官方称呼是微型滚珠滑轨。
按制造结构分又可分成2排滚珠(或滚柱,下同)导轨、4排滚珠导轨等等。
型号编排介绍:目前直线导轨市场标准化程度相对比较高,除某些日本品牌之外多数种类各品牌之间可以替换,这也整个传动机械产品市场的趋势。
各厂家大致的型号编排规则有两类,一类是欧系,一类是日系,前者以德系产品为代表,编号比较复杂,主要是字母和数字混合编号,但是数字含义比较复杂,有的就干脆全是数字,中间以点号隔开,比如:123.123.12.123.1。
日系产品以日本产品为代表,编号相对简单一点,大致方式也是字母和数字,一般前面是数字,表示产品系列,后面的数字表示相关规格尺寸,例如轨的宽度、长度、滑块数量等,再后面的字母表示其他如形状精度等指标。
上述描述是指大致编号原则,具体型号请参阅该品牌产品样本。
选型基本原则:1---优先性能而不是价格:满足设计要求应是用户首先考虑的目标,然后找到恰当的供应商获得相对低价才是正途。
机械产品特别是零部件行业极少有暴利情况,除高端品牌外如果忽略渠道因素你基本可以认为价高质优。
2---优先选择产品类型而不是品牌:作为用户,自豪于忠于某个品牌是愚蠢的,在适当的时候适当的场合选用不同品牌的产品十分必要。
例:某用户电火花机装的是日本**K导轨,坏了一个滑块,保修期外需要订购,但是被厂家告之必须整套订购,7000多块,2.5个月到货,而台湾品牌****N类似型号只要2000多,现货。