2020-10-26 瀏覽量 3782
TBI滾珠絲桿選型計算步驟與直線軸承、直線導軌類似,滾珠絲桿作為一種標準的精密傳動部件,工程上都從制造商那里直接訂購而來,訂購時同樣也是用一組代號來表示,必要時再附加圖紙。為了使滾珠絲桿的選型步驟更為清晰簡便,更既具備可操作性,必須熟悉滾TBI珠絲桿常用的計算及選型方法。
一、確認使用條件:
1、被移動負載的質量:M(KG)
2、滾珠絲桿的安裝方向:水平、垂直、傾斜;
3、沉重導軌的形式:線軌、平面導軌、
4、絲桿的行程:L(mm)
5、負載移動的速度:v(m/s)
6、負載需要的加速度:a(m/s^2)
7、絲桿的精度:C3到C7級
8、絲桿使用的環境:特殊環境需求的考慮。
二、簡化計算選型:
舉例,使用條件如下:
1、被移動負載重量:M=50kg;
2、安裝方向:垂直安裝;
3、導軌形式:線性滑軌
4、速度:v=0.2m/s
5、加速時間:t=0.1s
6、行程:1000mm;
7、精度:0.1mm
三、計算過程:
1、計算加速度:a=v/t=0.2/0.1=2m/s^2(v:速度;t:加速時間)
2、計算絲桿的zui大軸向力:F=Mgμ+Ma+Mg(水平運動,去除Mg選型,M負載重量;g重力加速度9.8;μ:摩擦系數,平面導軌取值0.1,線軌取值:0.05;a加速度)F=50*9.8*0.05+50*2+50*9.8=614.5N
3、計算出絲桿的軸向負載以后,選型會出現兩個分支,一種情況是客戶不知道設備的設計壽命年限,以及每一年中絲桿的使用平率,不做精確的絲桿壽命校核。那么我們推薦一種簡單可行的方法,就是查詢絲桿資料中的動負荷值C。結合第7項精度0.1mm的要求,我們推薦常備FSI螺帽形式的絲桿,尺寸參數表如下:
尺寸參數表
根據滾珠絲桿的軸向推力:F=614.5N=62.7kgf;我們推薦將F乘以4~8之間的一個系數,對于使用平率低,可靠度要求不高的情況,我們推薦4倍系數,對于可靠度要求較高,我們推薦8倍的系數。
根據舉例:F*8=62.7*8=501.6kgf;查詢絲桿的表格,SFI01604-4的絲桿,其動負荷是973kgf;大于501.6kgf,所以SFI01604-4的絲桿可以滿足要求;該型號表示,絲桿的公稱直徑為16mm;絲桿導程為4mm;
4、對于TBI滾珠絲桿壽命有明確要求的選型,舉例如下:根據此前的舉例,絲桿用20s做一次往返運動,停留10s在進行下一個循環。每天工作16小時,每年工作300天,設計壽命10年。則計算絲桿的轉數壽命為:L=1000/5*2*2*60*16*300*10(1000是行程,5是導程,2是往返,2是每分鐘2次,60是每小時60分鐘,16是天工作16小時,300是每年工作300天,10是設計壽命10年。)
1、L=2304000000轉,這是一個轉數壽命,含義是,絲桿在這個轉數范圍內,能夠保證運行精度。
2、L/10^6=2304
3、13.2倍4、C/F=13.2,C=13.2*62.7=828kgf絲桿的動負荷大于
828kgf就可以滿足要求。所以,還是選擇SFI01604-4的滾珠絲桿滿足要求。
四、校核臨界轉速:
根據上面的計算,直徑16,導程5mm的絲桿能夠滿足我們的負載要求,但是絲桿使用中噪音是經常出現的一個故障,為了改善絲桿的噪音狀況,我們要求校核絲桿的臨界轉速。此前的案例,絲桿的行程為1000,則估算絲桿兩端的支撐軸承的間距1200mm,1200為估計值,實際值可以以機械設計的安裝位置為準。
臨界轉速:NCNC=2,71*10^8*Mf*dr/Lt
絲桿根徑:dr約定于絲桿的工程直徑減去絲桿的鋼珠直徑,單位:mm
安裝系數:MfMf=1(固定+固定)Mf=0.689(固定+支撐)
Mf=0.157(固定+自由)
軸承間距:Lt單位:mm
原式=2.71*10^8*1*12.8/1200^2=2409rpm。
使用轉速N=NC*0.8=2409*0.8=1927
根據負載移動速度:200mm/s的要求,四缸轉速:200/5*60=2400rpm,所以,
SFI01604-4的絲桿不能滿足要求。
五、調整辦法:
一、增加絲桿的直徑dr使其達到速度要求為止;
二、增加絲桿導程,采用10mm導程的絲桿,則絲桿的使用轉速為:200/10*60=1200rpm可以滿足要求。
六、特殊需求
舉例是常規TBI滾珠絲桿的簡化選型過程,有的情況下,一些特殊的要求會改變TBI滾珠絲桿的選型步驟,例如:絲桿需要表面特殊耐腐蝕處理,TBI滾珠絲桿需要垂直提升時實現機械自鎖,TBI滾珠絲桿需要非常高的進給速度等等,這是后需要特殊情況具體分析。
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