1.滾珠絲杠及電機選型計算
1.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程
根據(jù)電機額定轉(zhuǎn)速和X向滑板最大速度,計算絲杠導(dǎo)程。X向運動的驅(qū)動電機選擇松下MDMA152P1V,電機最高轉(zhuǎn)速為4500rpm。電機與滾珠絲桿直連,傳動比為1。X向最大運動速度25mm/s,即1500mm/min。則絲杠導(dǎo)程為
實際取,可滿足速度要求。
1.2 滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算
滾動導(dǎo)軌承重時的滑動摩擦系數(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:
——工件及工作臺質(zhì)量,經(jīng)計算約為1500kg。
——導(dǎo)軌滑塊密封阻力,按4個滑塊,每個滑塊密封阻力5N。
由于該設(shè)備主要用于檢測,絲杠工作時不受切削力,檢測運動接近勻速,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)期額定動載荷
1.3.1按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時間計算:
式中:
——當(dāng)量轉(zhuǎn)速,rpm
——預(yù)期工作時間,測試機床選擇15000小時
——負荷系數(shù),平穩(wěn)無沖擊選擇=1
——精度系數(shù),2級精度選擇=1
——可靠性系數(shù),一般選擇=1
1.3.2 按滾珠絲杠副的預(yù)期運行距離計算:
式中:
——預(yù)期運行距離,一般選擇
1.3.3 按滾珠絲杠副的預(yù)加最大軸向負載計算:
式中:
——預(yù)加負荷系數(shù),輕預(yù)載時,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向運動的重復(fù)定位精度要求為0.005mm,則
mm
1.5 估計算滾珠絲杠副的螺紋底X
1.5.1 根據(jù)X向運動行程為1200mm,可計算出兩個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向運動的定位精度要求達到0.005mm/1000mm,則任意300mm。長度的導(dǎo)程精度為0.0015mm。
1.7 確定滾珠絲杠副規(guī)格代號
按照絲杠Ph、d2m、Cam選擇內(nèi)循環(huán)雙螺母式滾珠絲桿,型號為FYND6310-4,精度等級2級。絲桿基本導(dǎo)程Ph=10mm,絲杠底Xd2m=57mm>14.42mm,外Xd=62mm,公稱直Xd0=63mm,額定動載荷Ca =48740N >Cam,額定靜載荷Cao=156912N。
1.8 電機選擇
條件:選擇伺服電機驅(qū)動,伺服電機選取松下NAS A4系列MDMA152P1V型大慣量電機,其功率:1.5KW, 額定轉(zhuǎn)矩:7.15 N.m, 電機慣量JM:0.00123 Kg.m2
X向運動工件及工作臺質(zhì)量估計最大值約1500Kg。
1.8.1 外部負荷的轉(zhuǎn)動慣量:
絲桿部分的轉(zhuǎn)動慣量:
外部負荷的負荷轉(zhuǎn)動慣量:
則有:
加在電機上的轉(zhuǎn)動慣量:
1.8.2 外部負荷產(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:7603050TN,查軸承樣本可得摩擦力矩:=0.23N.m。
1.8.5 加速度產(chǎn)生的負荷扭矩:
根據(jù)設(shè)計要求可知:X向工作臺運動速度為v=25mm/s,對應(yīng)電機轉(zhuǎn)速=150rpm,最大加速度為a=40mm/s2,則工作臺速度從0升至25mm/s所需時間:
s
當(dāng)電機轉(zhuǎn)速從=0升至=150rpm時,其負荷扭矩
1.8.6 電機總扭矩:
所選擇電機額定扭矩為7.15N.m,大于計算電機總扭矩3倍以上。所選擇電機扭矩符合要求。 |