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三分鐘帶你了解---滾珠絲杠的選型計算!

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2019-12-18 15:30:30【
       隨著機床及自動化行業(yè)的高速發(fā)展,滾珠絲杠的使用變得越來越廣泛。許多機械工程師在對自己的設(shè)備所需要的滾珠絲杠選型時,面對絲杠資料上給的復(fù)雜的計算公式和繁雜選型步驟,感覺無從下手。為了使?jié)L珠絲杠的選型步驟更為清晰簡便,更既具備可操作性,我司結(jié)合多年來絲杠的選型經(jīng)驗,對絲杠的選型做了一些歸納、簡化,讓絲杠的選型選型更為簡單明了。
一、確認(rèn)使用條件:
       1、被移動負(fù)載的質(zhì)量:M (KG)
       2、滾珠絲杠的安裝方向:水平、垂直、傾斜;
       3、沉重導(dǎo)軌的形式:線軌、平面導(dǎo)軌、
       4、絲杠的行程:L(mm)
       5、負(fù)載移動的速度:v (m/s)
       6、負(fù)載需要的加速度:a(m/s^2)
       7、絲杠的精度:C3到C7級
       8、絲杠使用的環(huán)境:特殊環(huán)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(fù)載重量:M=50kg;
       2、安裝方向:垂直安裝;
       3、導(dǎo)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、計算絲杠的最大軸向力:F=Mgμ+Ma+Mg(水平運動,去除Mg選型,M負(fù)載重量;g重力加速度9.8;μ:摩擦系數(shù),平面導(dǎo)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

滾珠絲桿


       3、計算出絲杠的軸向負(fù)載以后,選型會出現(xiàn)兩個分支,一種情況是客戶不知道設(shè)備的設(shè)計壽命年限,以及每一年中絲杠的使用平率,不做精確的絲杠壽命校核。那么我們推薦一種簡單可行的方法,就是查詢絲杠資料中的動負(fù)荷值C。結(jié)合第7項精度0.1mm的要求,我們推薦常備FSI螺帽形式的絲杠,尺寸參數(shù)表如下:
尺寸參數(shù)表
       根據(jù)絲杠的軸向推力:F=614.5N=62.7kgf;我們推薦將F乘以4~8之間的一個系數(shù),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(shù),對于可靠度要求較高,我們推薦8倍的系數(shù)。
       根據(jù)舉例:F*8=62.7*8=501.6kgf;查詢絲杠的表格,SFI01604-4的絲杠,其動負(fù)荷是973kgf;大于501.6kgf,所以SFI01604-4的絲杠可以滿足要求;該型號表示,絲杠的公稱直徑為16mm;絲杠導(dǎo)程為4mm;
       4、對于滾珠絲杠壽命有明確要求的選型,舉例如下:根據(jù)此前的舉例,絲杠用20s做一次往返運動,停留10s在進(jìn)行下一個循環(huán)。每天工作16小時,每年工作300天,設(shè)計壽命10年。則計算絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)壽命為:            L=1000/5*2*2*60*16*300*10(1000是行程,5是導(dǎo)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(shè)計壽命10年。)
       1、L=2304000000轉(zhuǎn),這是一個轉(zhuǎn)數(shù)壽命,含義是,絲杠在這個轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi),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絲杠的動負(fù)荷大于
828kgf就可以滿足要求。所以,還是選擇SFI01604-4的滾珠絲杠滿足要求。

四、校核臨界轉(zhuǎn)速:
       根據(jù)上面的計算,直徑16,導(dǎo)程5mm的絲杠能夠滿足我們的負(fù)載要求,但是絲杠使用中噪音是經(jīng)常出現(xiàn)的一個故障,為了改善絲杠的噪音狀況,我們要求校核絲杠的臨界轉(zhuǎn)速。 此前的案例,絲杠的行程為1000,則估算絲杠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(shè)計的安裝位置為準(zhǔn)。
       臨界轉(zhuǎn)速:NC  NC=2,71*10^8*Mf*dr/Lt
       絲杠根徑:dr約定于絲杠的工程直徑減去絲杠的鋼珠直徑,單位:mm
       安裝系數(shù):Mf  Mf=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(zhuǎn)速N=NC*0.8=2409*0.8=1927
       根據(jù)負(fù)載移動速度:200mm/s的要求,四缸轉(zhuǎn)速:200/5*60=2400rpm,所以,
       SFI01604-4的絲杠不能滿足要求。

五、調(diào)整辦法:
       一、增加絲杠的直徑dr使其達(dá)到速度要求為止;
       二、增加絲杠導(dǎo)程,采用10mm導(dǎo)程的絲杠,則絲杠的使用轉(zhuǎn)速為:200/10*60=1200rpm可以滿足要求。
六、特殊需求
       舉例是常規(guī)滾珠絲杠的簡化選型過程,有的情況下,一些特殊的要求會改變絲桿的選型步驟,例如:絲桿需要表面特殊耐腐蝕處理,絲桿需要垂直提升時實現(xiàn)機械自鎖,絲桿需要非常高的進(jìn)給速度等等,這是后需要特殊情況具體分析。

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