1.滾珠絲杠及電機(jī)選型計(jì)算
1.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程
根據(jù)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和X向滑板最大速度,計(jì)算絲杠導(dǎo)程,。X向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇松下MDMA152P1V,,電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為4500rpm。電機(jī)與滾珠絲桿直連,,傳動(dòng)比為1,。X向最大運(yùn)動(dòng)速度25mm/s,即1500mm/min,。則絲杠導(dǎo)程為
實(shí)際取,可滿足速度要求,。
1.2 滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算
滾動(dòng)導(dǎo)軌承重時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)最大為0.004,,靜摩擦系數(shù)與摩擦系數(shù)差別不大,此處計(jì)算取靜摩擦系數(shù)為0.006,。則導(dǎo)軌靜摩擦力:
式中:
——工件及工作臺(tái)質(zhì)量,,經(jīng)計(jì)算約為1500kg。
——導(dǎo)軌滑塊密封阻力,按4個(gè)滑塊,,每個(gè)滑塊密封阻力5N,。
由于該設(shè)備主要用于檢測(cè),絲杠工作時(shí)不受切削力,,檢測(cè)運(yùn)動(dòng)接近勻速,,其阻力主要來自于導(dǎo)軌、滑塊的摩擦力,。則有:
rpm
滾珠絲杠副的當(dāng)量載荷:
≈=108.2N
滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速:
rpm
1.3 滾珠絲杠副預(yù)期額定動(dòng)載荷
1.3.1按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時(shí)間計(jì)算:
式中:
——當(dāng)量轉(zhuǎn)速,,rpm
——預(yù)期工作時(shí)間,測(cè)試機(jī)床選擇15000小時(shí)
——負(fù)荷系數(shù),,平穩(wěn)無沖擊選擇=1
——精度系數(shù),,2級(jí)精度選擇=1
——可靠性系數(shù),一般選擇=1
1.3.2 按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離計(jì)算:
式中:
——預(yù)期運(yùn)行距離,,一般選擇
1.3.3 按滾珠絲杠副的預(yù)加最大軸向負(fù)載計(jì)算:
式中:
——預(yù)加負(fù)荷系數(shù),,輕預(yù)載時(shí),選擇=6.7
——絲杠副最大載荷
1.4 估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量m
重復(fù)定位精度
X向運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度要求為0.005mm,,則
mm
1.5 估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X
1.5.1 根據(jù)X向運(yùn)動(dòng)行程為1200mm,,可計(jì)算出兩個(gè)固定支承的最大距離:
1.5.2 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(dǎo)軌靜摩擦力,,F(xiàn)0=108.2N
L——滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的最大距離,,L=1580mm
則有
1.6 導(dǎo)程精度的選擇
根據(jù)X向運(yùn)動(dòng)的定位精度要求達(dá)到0.005mm/1000mm,則任意300mm,。長(zhǎng)度的導(dǎo)程精度為0.0015mm,。
1.7 確定滾珠絲杠副規(guī)格代號(hào)
按照絲杠Ph、d2m,、Cam選擇內(nèi)循環(huán)雙螺母式滾珠絲桿,,型號(hào)為FYND6310-4,精度等級(jí)2級(jí),。絲桿基本導(dǎo)程Ph=10mm,,絲杠底Xd2m=57mm>14.42mm,外Xd=62mm,,公稱直Xd0=63mm,,額定動(dòng)載荷Ca =48740N >Cam,額定靜載荷Cao=156912N,。
1.8 電機(jī)選擇
條件:選擇伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),,伺服電機(jī)選取松下NAS A4系列MDMA152P1V型大慣量電機(jī),其功率:1.5KW, 額定轉(zhuǎn)矩:7.15 N.m, 電機(jī)慣量JM:0.00123 Kg.m2
X向運(yùn)動(dòng)工件及工作臺(tái)質(zhì)量估計(jì)最大值約1500Kg,。
1.8.1 外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:
絲桿部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:
外部負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:
則有:
加在電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:
1.8.2 外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩:
式中:
——滾珠絲桿副的導(dǎo)程
——未預(yù)緊的滾珠絲桿副的效率(2級(jí)精度=0.9)
——外加軸向載荷,,含導(dǎo)軌摩擦力,,其中含切削力為0
1.8.3 預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩:
式中:
——滾珠絲桿副間的預(yù)緊力,
1.8.4 支承軸承產(chǎn)生的摩擦扭矩:
選擇HRC軸承,,型號(hào):7603050TN,,查軸承樣本可得摩擦力矩:=0.23N.m。
1.8.5 加速度產(chǎn)生的負(fù)荷扭矩:
根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知:X向工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度為v=25mm/s,,對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速=150rpm,,最大加速度為a=40mm/s2,則工作臺(tái)速度從0升至25mm/s所需時(shí)間:
s
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?0升至=150rpm時(shí),其負(fù)荷扭矩
1.8.6 電機(jī)總扭矩:
所選擇電機(jī)額定扭矩為7.15N.m,,大于計(jì)算電機(jī)總扭矩3倍以上,。所選擇電機(jī)扭矩符合要求。 |