自动化设备中,由伺服电机驱动滚珠丝杠机构应用非常广泛。所以,有必要非常熟练地掌握其相关元件的选型方法。在工程实践中,有两种常用的使用方式:竖直方向驱动负载和水平方向驱动负载。由于在两种不同的方向使用时,负载重力对于扭矩的影响差异大,所以,在下面对自动化设备伺服电机+减速机+滚珠丝杠机构水平方向使用时的选型计算方法介绍。
使用工况:
工作台质量 m1=80kg
重复定位精度 ±0.1mm
行程长度 ls=1000mm
匀速运行时最低速度 Vmax=400mm/s
驱动马达 AC 伺服马达
加速时间 t1=0.15s
减速时间 t3=0.15s
减速机 i=2
无效行程 0.15mm
直线导轨的摩擦系数 μ=0.003(滚动)
定位精度 ±0.3mm/1000mm
导向面的阻力 f=15N(空载时)
(从单方向进行定位)
需要选型确定的内容:
滚珠丝杠直径
导程
精度
轴向间隙(予压)
滚珠丝杠支撑方式
驱动马达
导程精度的选择:
所谓导程精度,是指在单位导程内滚珠丝杠的定位精度。通常,滚珠丝杠的
导程精度是规定的 300mm 的精度。
为了得出定位精度±0.1mm/1000mm:
±0.1/ 1000 = ±0.03/300
导程精度必须选择±0.09mm/300mm 以上。
所以滚珠丝杠的精度等级选择如下
C6(运行距离误差:±0.023mm/300mm)
因精度等级 C6 既有轧制滚珠丝杠,又有精密滚珠丝杠,在此首先选择价格低廉的轧制滚珠丝杠。
轴向间隙(予压)的选择:为了满足 0.15mm 无效行程的要求,必须选择轴向间隙在 0.15mm 一下的滚珠丝杠。
因此,从满足轴向间隙 0.15mm 一下的轧制滚珠丝杠里选择轴径 32mm 以下的滚珠丝杠。
综上所述,选择丝杠轴之间在 32mm 以下、精度等级 C6 的轧制滚珠丝杠。
导程选择:因为减速机的减速比为 i=2,所以,假设选择驱动马达的额定转速 3000r/min、最高速度 400mm/s 时,滚珠丝杠导程如下。
400× 60× 2/3000 = 16mm
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