10. 驱动扭矩
滚珠丝杠的摩擦特性和驱动电机的选定
10-1. 摩擦和效率
根据丝杠力学模型的数学分析,滚珠丝杠的效率η由下式表示,其中μ为摩擦系数,β为螺纹升角。
10-2.驱动扭矩
驱动源设计(马达等)所需的负载扭矩(恒速驱动扭矩)如下所示。
11. 驱动电机的选定
驱动电机的选择要满足以下条件。
1.相对于施加在马达输出轴上的负载应有余量。
2.相对于施加在马达输出轴上的惯性矩应能够以所需的脉冲速度进行起动与停止。
3.相对于施加在马达输出轴上的惯性矩应能够达到所需的加速、减速时间常数。
电机选定后:
检查有效扭矩值;
检查加速时间常数;
检查过载特性、重复起动与停止时的马达过热容许值,马达过热容许值必须留有充分的余量。
12.滚珠丝杠的选型范例(X轴的情况)
12-1.导程(L)的设定
电机的最大转速和快进速度之比,用下式进行计算。
在这种情况下需要选用20mm以上导程。
12-2. 丝母的选定
(1)轴向负载计算
根据6-2.的轴向负载计算公式,计算各个模式下的轴向负载。
・匀速时
轴向负载(Pb)=μWg=0.02×40×9.8≒8(N)
・加速时
加速度(α)=
(Vmax/t)×10-3=(1000/0.15)×10-3=6.67(m/s2)
轴向负载(Pa)=
Wα+μWg=40×6.67+0.02×40×9.8≒274(N)
・减速时
轴向负载(Pc)=Wα-μWg=40×6.67-0.02×40×9.8≒260(N)
(2)各个模式的一个循环的运转时间
根据额定负载持续率模型线图得出以下结果。
(3)各个模式的轴向负载、转速、运转时间汇总
(4)轴向平均负载计算
根据6-3.的计算公式算出。
(5)平均转速的计算
(6)计算所需基本动额定负载
① 根据预期寿命,扣除停机时间后的净运行使用寿命(Lho)为
②计算所需基本动额定负载
确保由6-1.の计算公式计算出的净运行寿命时间的必要的滚珠丝杠的基本动额定负载进行计算。
(7)滚珠丝杠的假定选定
满足导程20、基本动定额负载2970N的丝杠,假定选定BSS1520。
12-3. 精度确认
(1)精度等级和轴向间隙的探讨
根据「滚珠丝杠导程精度」一览表、
满足定位精度在±0.1/720mm,代表移动量误差是±ep0.040/800~1000mm,可以确认精度等级为C5,所以BSS1520没有问题。
另外、根据「滚珠丝杠轴向间隙」一览表、
BSS1520的轴向间隙在0.005以下,反复定位精度为±0.01mm满足要求,所以 BSS1520没有问题。
12-4. 丝杠轴的选定
(1)丝杠总长的选定
丝杠轴总长(L)=最大行程+丝母长度+余量+轴端尺寸(支撑侧、固定侧)、
最大行程: 720mm
丝母长度: 62mm
余量: 导程×1.5=60mm
轴端尺寸: 72
丝杠轴总长(L)=720+62+60+72=914(mm)
* 所谓余量是指防止超程的量,一般设定为导程的1.5~2倍。导程20×1.5×2(两端)=60(mm)
(2)容许轴向负载的商讨
因为负载作用点间距是ℓ1820mm,根据「4.容许轴向负载」的计算公式,容许轴向负载为轴向最大载荷为274N,在容许轴向负载3660N以内,确认没有问题。
(3)容许转速的探讨
因为支撑间距为790mm、由「5-1.危险速度」の计算式得容许转速Nc为、
最高转速为3000min-1,因为在容许旋转速度3024min-1以内,所以确认没有问题。
另外DmN值由、「5-2.DmN值」的计算式得出、
DmN=(丝杠轴外径+A值)×最高转速=15.8×3000=47400≦70000
确认满足条件。
12-5. 选定结果
因此,适合的滚珠丝杠的型号为 BSS1520-914。
滚珠丝杠的选型方法3在这里