珠海tbi滚珠丝杠选型计算举例

珠海TBI滚珠丝杠选型计算举例选取的滚珠丝杠转动系统为磨制丝杠右旋轴承到螺母间距离临界长度LN1200MM固定端轴承到螺母间距离LK1200MM设计后丝杠总长1600MM最大行程1200MM工作台最高移动速度VMAN14（M/MIN）寿命定为LH24000工作小时。01（摩擦系数）电机最高转速NMAX1800（R/MIN）定位精度最大行程内行程误差0035MM300MM行程内行程误差002MM失位量0045MM支承方式为固定支承W1241KG800KG（工作台重量工件重量）G98M/SEC2重力加速度I1电机至丝杠的传动比FWWG012041982000N摩擦阻力运转方式轴向载荷FAFFW（N）进给速度MM/MIN工作时间比例无切削F12000V114000Q115轻切削F24000V21000Q225普通切削F37000V3600Q350重切削F411000V4120Q410FA轴向载荷（N）F切削阻力（N）FW摩擦阻力（N）从已知条件得丝杠编号此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为FDG（法兰式双螺磨制丝杠）从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠FDG_X_R_P51600X_计算选定编号导程14000/1800077MM在此为了安全性考虑PHO10MM运转方式进给速度MM/MIN进给转速R/MIN无切削V114000N11400轻切削V21000N2100普通切削V3600N260重切削V4120N212平均转速平均载荷时间寿命与回转寿命2400026660383040000转次额定动载荷以普通运动时确定FW取14得额定动载荷CA39673N以CA值从FDG系列表及（丝杠直径和导程、丝杠长度表）中查出适合的类型为公称直径D040MM丝杠底径D0339MM导程PHO10MM循环圈数45额定动载荷为48244N。丝杠编号FDG4010RP5451600_预紧载荷FAOFMAX/311000/33666N丝杠螺纹长度LUL12LEL1LU2LE12002401280MM丝杠螺纹长度不得小于1280MM加上螺母总长一半84MM从系列表中查出螺母总长168MM。得丝杠螺纹长度1364M。在此取丝杠螺纹长度L11400MM则轴承之间的距离LS1400MM丝杠编号FDG10RP54516001400丝杠公称直径公称直径由允许工作转速与工作容许轴向载荷来推算得出。临界转速及允许工作转速NKPER08NKNKNKPER/08以安装形式确定FNK取189。可知丝杠螺母底径大于137当PHO10MM、最高转速达到1400（R/MIN）时，系列表中适合的公称直径D032MM。上述由额定动载荷CA求得的公称直径D040MM32，满足条件，否则公称直径还应加大。丝杠编号FDG4010RP54516001400滚珠丝杠传动系统刚度初始条件失位量0045MM。滚珠丝杠系统之间各元部件（丝杠、螺母、支承轴承），在此设为004MM。此时滚珠丝杠系统各元部件单边弹性变形量为002MM。此时为无切削运动时的轴向载荷2000N。丝杠刚度当LS1LK，RS为最小，一般情况下计算最小刚度值。FA/RS2000/176114M螺母刚度在此预紧载荷为额定动载荷的10，螺母刚度从表中查出R2128N/M从表中查出额定动载荷CA48244N,在此取01NUFA/RNU2000/155413M支承刚度支承轴承刚度RAL可从轴承生产厂产品样本中的查出。在此RAL1020N/MRALFA/ALALFA/RAL2000/10202M轴向总刚度1/RTOT1/RS1/RNU1/RAL1/1761/15541/10201/138RTOT137N/M总弹性变形量单边TOTSNUAL114132147M20M，合格。从丝杠轴向总刚度的问题上来讲，丝杠的刚度有时比螺母的刚度重要，最佳提升刚性的方法是提高丝杠的刚度，而不是在螺母上施加太重的预紧载荷预紧载荷最高为额定动载荷的10，如果将丝杠的安装方式改为（固定固定）式，轴向总刚度的最小刚度RTOT305N/M、总弹性变形量单边S67M。电机的选定驱动转矩FA为无切削轴向载荷2000N。FA为轻切削轴向载荷4000N。FA为普通切削轴向载荷7000N。FA为重切削轴向载荷11000N。由预加载荷而产生的转矩在此KP取018在精确设计中要考虑各方面的转矩如加速度时之负载转矩及马达所负荷的总惯性矩等。I1（电机至丝杠的传动比）平均速度时最大驱动转矩MT1MTAMTE1951421NM在此马达转速最高设计为1500R/MIN电机的选定时，一般来说以平均速度时的MT1在电机额定转矩的30以内情况下使用。检校丝杠理论容许轴向载荷以安装形式确定FFK取204FKFFKD24/LK21042043392/1200104187097N丝杠工作容许轴向载荷FKZULFK/2187097/293549N最大轴向载荷小于丝杠工作容许轴向载荷，合格。临界转速以安装形式确定取189NKFNKD2/LN2107189339/120021074449R/MIN允许工作转速NKPER08NK0844493559R/MIN最大运动转速小于允许工作转速，合格。匀速运行，非精确计算可以套用以下公式TA（FAI）/（2314N1）式中TA驱动扭矩KGFMM；FA轴向负载N（FAFMG，F丝杠的轴向切削力N，导向件的综合摩擦系数，M移动物体重量工作台工件KG，G98）；I丝杠导程MM；N1进给丝杠的正效率。计算举例假设工况水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠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FAFMG，设切削力不考虑，设综合摩擦系数01，得FA01100098980N；TA（FAI）/（2314N1），设N1094，得TA9805/59032830NMM083NM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，额定扭矩大于083NM的伺服电机是400W。（200W是064NM，小了。400W额定127NM，是所需理论扭矩的15倍，满足要求）当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。若考虑加速情况，较为详细的计算可以参考以下公式（个人整理修正的，希望业内朋友指点）水平使用滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率计算实际驱动扭矩TT1T2ET实际驱动扭矩；T1等速时的扭矩；T2加速时的扭矩；E裕量系数。等速时的驱动扭矩T1（FAI）/（2314N1）T1等速驱动扭矩KGFMM；FA轴向负载N【FAFMG，F丝杠的轴向切削力N，导向件综合摩擦系数，M移动物体重量工作台工件KG，G98】；I丝杠导程MM；N1进给丝杠的正效率。加速时的驱动扭矩T2T1JWT2加速时的驱动扭矩KGFMT1等速时的驱动扭矩KGFMJ对电机施加的惯性转矩KGM【JJMJG1N1/N2JG2JSM1/2314】W电机的角加速度RAD/SJM电机的惯性转矩KGMJG1齿轮1的惯性转矩KGMJG2齿轮2的惯性转矩KGMJS丝杠的惯性转矩KGM（电机直接驱动可忽略JG1、JG2）若采用普通感应电机，功率根据以下公式计算PTN/9549P功率；T扭矩；N转速修正说明原“计算举例”中综合摩擦系数设定为001，导致计算结果不合理（最开始扭矩结果应是0083NM，算成083是我单位换算错误），现将其修改为相对较合理的01。修改原因是滚珠导轨内滚动体的理论摩擦系数大约是00030005，组装后因为增加了端部防尘件和预压的原因，摩擦系数大约为001005，而多套多滑块同时使用因安装方面的影响，整体摩擦系数可能在0102之间，这里选01应该比较合理。应注意，计算结果没有考虑冲击、震动以及其他非常因素的影响，而且螺旋升角对推力的影响反应似乎不够合理，因此这个结果只供参考。同时，在此感谢“温暖海洋”和“茄子”网友提出的指导性意见，特别是“温暖海洋”网友指出了我计算过程中单位换算的错误，非常感谢设计计算举例已知条件机床工作台如图5最大行