滚珠丝杠的电机是否一定要加在固定端?加在支承端行不行

2021-01-16 22:59:10 字数 6169 阅读 1975

1楼:何志平先生

对于滚珠丝杠类的传动件,最好的方法是将丝杠两端均用角接触轴承固定,无论垂直还是水平安装,而用联轴器与丝杠连接。这种方法的好处很多,不一一列举。

滚珠丝杠选型 20

2楼:无殇

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 10

fa 1.0 0.9 0.8 0.7

表-7 可靠性系数fc

可靠性% 90 95 96 97 98 99

fc 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。

5、按精度要求确定允许的滚珠丝杠最小螺纹底d2m

a.滚珠丝杠副安装方式为一端固定,一端自由或游动时(见图-5)

式中:e-杨氏弹性模量21×105n/mm2

dm-估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量(mm)

fo-导轨静摩擦力(n)。fo=mow(mo为静摩擦系数)

l-滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离(mm)

l≈行程+安全行程+余程+螺母长度一半+支承长度的一半

≈行程+(2~4)ph+4ph+(4~6)ph+(1/20~1/10)行程

≈(1.05~1.1)行程+(10~14)ph

b.滚珠丝杠副安装为两端支承或两端固定(见图-5)

式中:l-两个固定支承之间的距离(mm)

l≈行程+安全行程+两个余程+螺母长度+一支承长度≈(1.1~1.2)行程+(10~14)ph

其中 重复定位精度或 定位精度,

上述两种方法估算出的小值为 为系统刚性最小处刚度值,见下文12、13项计算)

滚珠丝杠副公称中径dom≈d2m+dw(钢球直径)

图-5一端固定,一端自由g-z

一端固定,一端游动g-y

二端支承j-j

二端固定g-g

6、确定滚珠丝杠副规格代号

按照计算出的ph,cam及传动方式,使用情况,可在样本中先查出对应的滚珠丝杠公称直径do,应注意do≥dom, ca≥cam,但不宜过大,否则会使滚珠丝杠副转动惯量偏大,结构尺寸也偏大。接着确定循环圈数,滚珠螺母规格代号及相关的安装连接尺寸。

7、确定预紧滚珠丝杠副预紧力fp

当选择预紧螺母型式的滚珠丝杠副时需确定预紧力fp。

当最大轴向工作载荷fmax能确定时

fp=1/3 fmax

当最大轴向工作载荷不能确定时

fp=ξca

其中ξ值按表10选择,ca是额定动载荷,可在样本上查到。

表-10

预加负荷类型 轻载荷 中载荷 重载荷

ξ 0.05 0.075 0.1

8、计算行程补偿值c和预拉伸力f1

考虑到丝杠运转过程中温升对丝杠副导程精度的影响,在精级要求较高的场合,应对滚珠丝杠副适当的预拉伸。对预拉伸的滚珠丝杠副规定目标行程值c,并计算预拉伸力。

式中:c-行程补偿值(mm)

dt-温度变化值2℃~3℃

a-丝杆的线膨胀系数11.8×10-6度

lu-滚珠丝杠副的有效行程(mm)

lu≈工作台行程+螺母长度+两个安全行程≈行程+(8~14)ph

式中:f1-预位伸力(n)

d2-滚珠丝杠螺纹底径(mm)

e-杨氏弹性模量2.1×105(n/mm2)

dt-滚珠丝杠温升2℃~3℃

d2≈do-dw (dw:钢球半径)

9、确定滚珠丝杠副支承用轴承规格型号

●计算轴承所受的最大轴向载荷fbmax,有预拉伸的滚珠丝杠副应考虑到预拉伸力ft。

●按滚珠丝杠副支承的要求选择轴承的型号。

●确定轴承内径:为便于丝杠加工,轴承内径最好不大于滚珠丝杠的大径。在选用内循环滚珠丝杠副时必须有一端轴承内径略小于丝杠底径d2。

其次轴承样本上规定的预紧力应大于轴承所承受最大载荷fbmax的1/3。

●有关轴承的其它验算项目可查轴承样本。

10、滚珠丝杠副工作图设计

●滚珠丝杠副的螺纹长度ls=lu+2le

le余程见表-2  lu=行程+螺母长度

●滚珠丝杠副螺母的安装连接尺寸可查样本。

●滚珠螺母不应该承受径向载荷及颠覆力矩,应使作用在螺母上的轴向合力通过丝杠轴心。

●可以用螺母的外圆柱面及法兰凸缘的内侧作安装基准,同时要求螺母座孔与丝杠轴承孔同心。螺母座孔端面与螺母座孔轴线垂直。当所受载荷冲击力不大时,可仅用螺母法兰凸缘的内侧面作安装基准面,这时应保证螺母座面与导轨垂直。

装配时应找螺母外圆与丝杠支承轴承孔同心。

●插管式滚珠丝杠副水平放置时,为使滚珠的循环更加滚畅,应将插管置于滚珠丝杠轴线的上方。

●设计螺母座,轴承座及紧固螺钉时要注意保证足够的刚性。在承载方向设计加强筋。

●由工作图确定滚珠丝杠长度尺寸。

11、电机的选择

●作用在滚珠丝杠副上各种转矩计算。外加载荷产生的摩擦力矩tf(n.m)

滚珠丝杠副预加载荷fp产生的预紧力矩tp(n.m)

式中ph-滚珠丝杠副导程

h - 未预紧的滚珠丝杠副效率

1、2、3级精度的丝杠h =0.9

4级精度以下的丝杠h =0.85

f-作用在滚珠丝杠副上的外加轴向载荷,不同情况下取值不一样。若计算电机启动转矩时,机械是空载起动,f是导轨摩擦力(垂直运动f还包括机构重量);若计算电机工作转矩时,f包括导轨摩擦力和工作载荷(垂向运动f还包括机构重量)。

●其他计算,请查找电机样本及相关资料。

12、传动系统刚度计算

●一般校核计算按:

式中ks - 滚珠丝杠副的拉压刚度。计算见下面说明

kb - 滚珠丝杠支承轴承的轴向刚度。可查轴承样本及有关资料。

kc - 滚珠丝杠副滚珠与滚道的接触刚度可查样本。

●精确计算时,还需考虑伺服刚度,联接轴刚度,扭转刚度,螺母座、轴承座刚度等,详请查阅相关资料。

●ks的计算

a. 丝杠支承形式为一端固定,一端游动或自由。

ks= ×10-3 =1.65 ×102

式中e -杨氏弹性模量2.1×105 (n/mm2)

d2 - 丝杠底径(mm)

当a=l1(滚珠螺母至固定支承的最大距离)时刚度最小

ks min =1.65 ×102

当a=lo (靠固定端的行程起点处)时刚度最大

ks max =1.65 ×102

b.支承形式为两端支承或两端固定。

ks = = 6.6 ×102

当a=l1/2时(即处在两支承的中点时)刚度最小

ks min = 6.6 ×102

式中l1-两支承间的距离

当a=lo时(螺母在行程两端处)刚度最大

ks max =6.6 ×102

13、传动系统刚度验算及滚珠丝杠副的精度选择

将k**ax, kb, kc及其它有关值代入

将k**in 替换k**ax 代入得kmin。

由于数控机床精度在机床空载下验收,△=2fo/kmin, 称摩擦死区误差。fo是机床空载时导轨上的静摩擦力。

ξk=fo( )

称为传动系数刚度变化引起的定位误差。按jb/gq1140-89规定,数控机床反向差值主要取决于△,而定位误差主要取决于滚珠丝杠副的精度,其次是ξk。

●传动系数刚度验算

0.8△≤反向差值,即kmin≥1.6fo/反向差值

●滚珠丝杠副的精度选择

开环控制系统中使用的滚珠丝杠副

ep+vup≤0.8x(定位精度-ξk)

ep+v300p≤0.8x(300mm定位精度-ξk)

半闭环控制系统或可以行程补偿的开环系统:

ep≤0.8x(定位精度-ξk)

v300p≤0.8x(300mm定位精度-ξk)

先根据使用情况选择滚珠丝杠副的类型(p类或t类),然后参照滚珠丝杠副的精度标准表(见表-1),按上述两式计算结果确定滚珠杠副的ep,vup或v300p,从而确定滚珠丝杠副的精度等级。

14、滚珠丝杠副临界压缩载荷f的校验(验算压杆稳定性)

式中:d2-滚珠丝杠螺纹底径,d2≈do-dw, do-公称中径,取样本数据。

lc1-滚珠丝杠副的最大受压长度(mm)(见表11)

f′max- 滚珠丝杠副承受最大轴向压缩载荷(n)。 若滚珠丝杠承受最大载荷不是压缩载荷时,f′max不等于fmax, 视工作情况进行计算

k1- 安全系数。丝杠垂直安装k1=1/2

丝杠水平安装k1=1/3

k2- 支承系数。与支承方式有关(见表11)

表-11

支承方式 简 图 k2 λ f

一端固定

一端自由

0.25 1.875 3.4

一端固定

一端游动

2 3.927 15.1

二端支承

1 3.142 9.7

二端固定

4 4.730 21.9

15、滚珠丝杠副极限转速nc校验(避免高速运转时产生共振)

式中:nc-极限转速(r/min)

lc2-临界转速计算长度(mm) (见表11)

e-杨氏弹性模量2.1×105(n/mm2),

r-材料密度,钢密度

i-丝杠的最小惯性矩

i= a-丝杠的最小横截面积

k1-安全系数。一般取0.8

f, λ-与支承形式有关的系数(见表-11)

16、dn值校验

domnmax≤70000

式中:dom-滚珠丝杠副的节圆直径(mm),dom≈d2+dw(mm)

nmax-滚珠丝杠副的最高转速

17、滚珠丝杠副形位公差的标注见表-3及下图

某些传动类(t类)滚珠丝杠副,对精度要求低,但传递的载荷较大,这时可不进行有关传动精度及传动系统刚度的计算,但需进行以下两项计算:

18、基本轴向额定静载荷coa验算 19、强度验算

fsfamax≤coa

式中:coa-滚珠丝杠副的基本轴向额定静载荷(n)。可在样本上查到。

fs-静态安全系数。一般载荷fs= 1~2,

有冲击或振动的载荷:fs= 2~3

famax- 最大轴向载荷(n)

[б]-许用应力(n/mm2)

d2-滚珠丝杠螺纹底径(mm)。

显示不了公式

你查《机械设计手册单行本—机械传动》这本书吧 里面有完整丝杠选用过程。 或者你留个邮箱,我发给你。

打字不易,如满意,望采纳。