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滚珠丝杆直径大小选择和电机扭矩确认

摘要:对于可能导致滚珠丝杠轴发生压曲破坏的压曲负载,能确保安全使用的负载,称为轴向容许负载。滚珠丝杠轴承受的轴向最大负载必须小于容许轴向负载。

1、滚珠丝杆如何选择直径大小:

对于可能导致滚珠丝杠轴发生压曲破坏的压曲负载,能确保安全使用的负载,称为轴向容许负载。滚珠丝杠轴承受的轴向最大负载必须小于容许轴向负载。

容许轴向负载可由下面的公式算得。
并且,通过表1.容许轴向负载线图,也可方便地确认各滚珠丝杠轴直径所对应的容许轴向负载值。

滚珠丝杆直径大小选择和电机扭矩确认

容许轴向负载的计算范例

使用条件

  • ・丝杠轴直径 Φ15 螺距 20
  • ・安装方法 固定-支持
  • ・负载作用点间距ℓ1 820mm
  • ・丝杠轴螺纹内径d 12.5

计算内容

安装方法为固定-支持,m=10,因此容许轴向负载(P)

滚珠丝杆直径大小选择和电机扭矩确认
滚珠丝杆直径大小选择和电机扭矩确认

■表1.容许轴向负载线图

滚珠丝杆直径大小选择和电机扭矩确认

符合使用条件的丝杠轴直径计算范例

使用条件

  • ・负载作用点间距 500mm
  • ・安装方法 固定-支持
  • ・轴向最大负载 10000N

计算内容

  • ①在表1上,从负载作用点间距的500mm点起作铅垂线,从固定-支持标尺的容许轴向负载10000N点起作水平线,求出该2条直线的交点。
  • ②选择以该交点为容许范围的轴径:15mm以上。

2、滚珠丝杆垂直或是水平安装下电机扭矩如何选择:

(1)滚珠丝杆垂直安装伺服电机扭矩计算

伺服电机通过滚珠丝杆带动100kg的负载,滚珠丝杆重量20kg/直径20mm/导程10mm,滚珠丝杆为垂直安装,不考虑摩擦力因素伺服电机提升这个负载最少需要输出多少扭矩?
伺服电机需要扭矩T=M*g*PB/2π=100*9.8*0.01/6.28=1.56N.m

1.56*3=4.68N.m,则最小需要5N.m左右的扭矩 (一般实际选用可以选3到5倍左右)

M-负载重量 g-重力加速度 PB-滚珠丝杆螺距

(2)滚珠丝杆水平使用伺服电机扭矩计算
匀速运行,非精确计算可以套用以下公式:Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1)
公式中Ta:驱动扭矩kgf.mm;Fa:轴向负载N(Fa=F μmg, F:丝杠的轴向切削力N,μ:导向件的综合摩擦系数,m:移动物体重量(工作台 工件)kg,g:9.8 );
假设工况:水平使用,伺服电机直接驱动,2005滚珠丝杠传动,25直线导轨承重和导向,理想安装,垂直均匀负载1000kg,求电机功率: Fa=F μmg,
设切削力不考虑,设综合摩擦系数μ=0.1, 得Fa=0.1*1000*9.8=980N; Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1), 设n1=0.94,得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M
根据这个得数,可以选择电机功率,以台湾产某品牌伺服为例,查样本得知额定扭矩的3倍左右伺服电机是750W(0.83N.M*3=2.49N.M)。
(200W是0.64N.M小了,400W额定1.27N.M,750W额定2.39N.M,实际工况选理论扭矩的3到5倍,故750w电机满足要求)

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