滚珠丝杠选型和电机选型计算.doc
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1.滚珠丝杠及电机选型计算
1.1确定滚珠丝杠副的导程
根据电机额定转速和X向滑板最大速度,计算丝杠导程。
X向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V,电机最高转速为4500rpm。
电机与滚珠丝杆通过联轴器连接,传动比为0.99。
X向最大运动速度24m/min,即24000mm/min。
则丝杠导程为
实际取,可满足速度要求。
1.2滚珠丝杠副的载荷及转速计算
滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004,静摩擦系数与摩擦系数差别不大,此处计算取静摩擦系数为0.006。
则导轨静摩擦力:
式中:
——工件及工作台质量,为500kg。
——导轨滑块密封阻力,按4个滑块,每个滑块密封阻力5N。
由于该设备主要用于检测,丝杠工作时不受切削力,检测运动接近匀速,其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。
则有:
滚珠丝杠副的当量载荷:
滚珠丝杠副的当量转速:
1.3滚珠丝杠副预期额定动载荷
1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算:
式中:
——当量转速,
——预期工作时间,测试机床选择15000小时
——负荷系数,平稳无冲击选择=1
——精度系数,2级精度选择=1
——可靠性系数,一般选择=1
1.3.2按滚珠丝杠副的预期运行距离计算:
式中:
——预期运行距离,一般选择
1.3.3按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算:
式中:
——预加负荷系数,轻预载时,选择=6.7
——丝杠副最大载荷
1.4估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量dm
重复定位精度
X向运动的重复定位精度要求为0.03mm,则
1.5估计算滚珠丝杠副的螺纹底X
1.5.1根据X向运动行程为1000mm,可计算出两个固定支承的最大距离:
1.5.2按丝杠安装方式为轴向两端固定,则有丝杠螺纹底X:
式中:
F0——导轨静摩擦力,F0=49.4N
L——滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离,L=1340mm
则有
1.6导程精度的选择
根据X向运动的定位精度要求达到0.08mm/1000mm,则任意300mm。
长度的导程精度为0.024mm。
1.7确定滚珠丝杠副规格代号
按照丝杠Ph、d2m、Cam选择SFS6310滚珠丝杆,精度等级2级。
丝杆基本导程Ph=10mm,丝杠外Xd=61mm,螺母外径90mm,珠径6.35mm,额定动载荷Ca=48740N>Cam,额定静载荷Cao=156912N。
1.8电机选择
条件:
选择伺服电机驱动,伺服电机选取松下MINASA4系列MDMA152P1*型中惯量电机,其功率:
1.5KW,额定转矩:
7.15N.m,电机惯量JM:
0.00123Kg.m2
X向运动工件及工作台质量估计最大值约1500Kg。
1.8.1外部负荷的转动惯量:
丝杆部分的转动惯量:
外部负荷的负荷转动惯量:
则有:
加在电机上的转动惯量:
1.8.2外部负荷产生的摩擦扭矩:
式中:
——滚珠丝杆副的导程
——未预紧的滚珠丝杆副的效率(2级精度=0.9)
——外加轴向载荷,含导轨摩擦力,其中含切削力为0
1.8.3预紧力产生的摩擦扭矩:
式中:
——滚珠丝杆副间的预紧力,
1.8.4支承轴承产生的摩擦扭矩:
选择深沟球轴承,轴承代号:
6207,查轴承样本可得摩擦力矩:
=0.23N.m。
1.8.5加速度产生的负荷扭矩:
根据设计要求可知:
X向工作台运动速度为v=24m/min,对应电机转速=144rpm,最大加速度为a=40mm/s2,则工作台速度从0升至25mm/s所需时间:
当电机转速从=0升至=144rpm时,其负荷扭矩
1.8.6电机总扭矩:
所选择电机额定扭矩为7.15N.m,大于计算电机总扭矩3倍以上。
所选择电机扭矩符合要求。