滚珠丝杠、步进电机的扭矩值及轴承计算

1、1、电主轴计算:项目符号数值单位单位符号电主轴最大扭矩时允许的主轴最高转n最高756转/分r/min 机械效率: 0.95电主轴功率: P 5.5千瓦KW 工作台重量2-1、垂直安装进给丝杠时进给电机功率值的确定:方法为:依据现场实际需求扭矩值来求步进电机的T=3*TL(力学相关的阻力力矩+Ts(牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩-算所得的不变的数据项目符号数值单位单位符号0.90水平移动的80KG重的工作台,通过丝J20.00040公斤.米²Kg.m²初选滚珠丝杠轴长度 L 800.00毫米mm 初选滚珠丝杠轴规格d 32.00毫米mm 物体从静止变为匀速转动

2、运动,转速为n匀,的角加速度值弧度/秒平方滚珠丝杠轴每分钟的转速n匀500.00转/分r/min启动时间t0.50秒s物体从静止变为匀速转动运动,转速为n匀,的角加速度值104.72弧度/秒平方rad/s²根据能量守恒定律按工作直线运动或回转运动校核电机功率P千瓦Kw电机功率垂直安装丝杠的进给机构上升时重力Fc11540.17牛N4-1、垂直安装进给丝杠轴移动时向所受全部阻力值Fh1计算:项目符号数值单位单位符号垂直安装进给丝杠轴空载上升移动时向所受合计阻力值计算:Fc21583.606667牛N 重力加速度值g 9.81米²/秒M²/s 垂直安装丝杠的进给机构上

3、升时总质量值m1157千克Kg进给加速启动时间t 0.3秒s进给加工速度V0.083米/秒M/s垂直安装进给丝杠轴空载上升加速移Fj 43.43666667牛N 垂直安装进给丝杠轴移动时向所受合Fh11583.606667牛N垂直安装进给丝杠轴向下切割移动时向所受合计阻力值计算:Fs2#REF!牛N 进给轴承径向切削力克服重力并加速向上的合力G1G1所以结论: Pr2074.5牛NC9384.1牛N结论:额定动载荷C的计算值=9.39KN;小于其上初选的14-1、5中初选深沟球轴承的型号-为动载荷Cr=14KN9.39KN之间的深沟球轴承也均可选用6 当量动载荷P的计算-4若采用角接触轴承,则

4、额定(当量动载荷计算见下:首先按其上:(轴向载荷Fa+径向载荷Fr*10倍=(1584+0*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的动载荷,并结符号数值单位单位符号Fa1584牛NFr0牛N无穷大依据下表:Fa/Fr0.68时,径向当量 Pr2232.9牛N额定动载荷C的计算:C10100.4牛N结论:额定动载荷C的计算值=10.1KN;小于其上初选的14-1、6中初选25°成对背靠背安装的D可行,同时:径向基本额定动载荷Cr=14KN10.1KN之间的25°成对背靠背安装的DB系列角接触的型号也均7 当量动载荷P的计算-5若采用圆锥滚子轴承,则额定(当量动载荷计

5、算见下:首先按其上:(轴向载荷Fa+径向载荷Fr*10倍=(1584+0*10=15840N=15.84KN-作为额定轴承的符号数值单位单位符号 12381.8牛N结论:额定动载荷C的计算值=12.385KN;小于其上初选的14-1、7中初选32904单列圆锥滚子轴载荷Cr=13.2KN12.385KN之间的单列圆锥滚子轴承的型号也均可选用. 计算径向当量载荷Pr:Pr #REF!牛N 15、垂直及安装进给丝杠:其他各类参数确定及校对(6-工作图设计-其中:Lk值表示丝杠所出:L总=滑板或工作台的行程长度LK+丝杠螺母长度+2*25两头光电限位行程开关的长度+2*25两端光电开关后+丝杠两头分

6、别冒出轴承安装座的长度。开关 计算公式 T=9550*P*/n最高计算公式TL=为克服其重力产生的轴向阻力所须的力矩TL=轴向(重力阻力值*(一圆周上的升角距离值(即力*力臂/机械效率及统一单位系数值=(m*g*(Ph/2/(1000*举例为:m=157KG 举例为:Ph=5mm 举例为:V匀=5米/世界通用值n匀=工作台移动速度(单位:米/分/丝杠导程或其他螺旋螺纹螺距(单位:米=V匀/66N.M值,参照洛轴厂样本5.5KW铣削电主轴的输出转矩值丝杠副计算说明按其上公式计算得电机的扭矩值:基本公式为:-具体见下:(其中:蓝色底为根据实际取值的可变数据-黄色底为公式套说明J值可由solidwo

7、rks三维图直接查得。该值举例为:滚珠Ts值是指:负荷及电机从静止启动,加速至工作台水平移通常取值0.70.95;滚珠丝杠值取0.9J2值可下图直接查得其计算公式为:通过丝杠转换=(末-初/(t末-t初=(匀-0/(t末-0-对于此处取中间值0.3秒.-按机械设计手册单位换算关系=0.10472*n/处启动时间取0.5秒通用计算公式为:n匀=工作台移动速度(单位:米/分/丝杠导程或其他螺旋螺纹螺距(单位:米=V匀/(Ph*0.001 启动时间取0.10.5秒T=3*TL(力学相关的阻力力矩+Ts (牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力T=P*9550/n匀对转动P=T*n匀/9550;

8、对移动P=F*V 匀/1000计算公式Fc1=m1*g 由三维图:设置单位:米-千克-米³查得体积*7850千克得:进给机构上升时的总质量(千常数值Fc2=重力阻力Fc1+加速上升所需加速力Fj=Fc1+FjFj=m1*a=m1*(V/t公司要求本次设计X-Y-Z三轴的最高空载或工作进给速度均为5米/分。该电控启动时间通常取为:0.1-0.5秒Fs2=其上最大切削力 Fmax-(此处下刀加速度a与重力加速度g值作用相互抵消,故均不再考=(末-初/(t末-t初=(匀-0/(t末-0-对于电力带动的运动的启动时间通常取值t末=0.1秒-0.5秒:此处取中间值0.3秒.-按机械设计手册单位

9、换算关系=0.10472*n/(0.10.5;此处启动时间取0.5秒通用计算公式为:对转动P=T*n匀/9550;对移动P=F*V匀/1000通用计算公式为:对转动P=T*n匀/9550;对移动P=F*V匀通用计算公式为:T=3*TL(力学相关的阻力力矩+Ts (牛顿惯性运动学相关的从静止到动态的惯性阻力力矩说明公式:Fc1=由三维图:设置单位:米-千克-米³查得体积进给速度5米/分=5米/60秒=0.0833米/秒Fh1=Fc2与Fs2俩种计算结果中取较大值。 没有抗弯强度,相应也承受不了径向力值。所以径向载荷Fr=0-但是滑块根本又不承受丝杠的轴向力值,所以所有的轴向力值均需由丝

10、杠两端的轴承支撑来承担。轴向载荷Fa=所有的轴向力值=克服重力并加速向 上的合力G1=其上的最大轴向载荷=最大力值=Fmax1 Pr=X*Fr+Y*Fa=0.56*0+见其上:fh值=1.445;fm=1.5;fd=1.2;fn=0.575;ft=1;P=Pr计算公式轴向载荷Fa=所有的轴向力值=克服重力 并加速向上的合力G1=其上的最大轴向载荷=最大力值=Fmax1径向载荷Fr=0(根本不Pr=0.67*Fr+1.41*Fa=0.67*0+1.41*158见其上:fh值=1.445;fm=1.5;fd=1.2;fn=0.575;ft=1;P=Pr-为:6205(径向基本额定动载荷Cr=14K

11、N;故可行,同时:径向基本额定为额定轴承的动载荷,并结合前面选定的丝杠直径32来初选公司常选的25°成对背靠背安向当量载荷Pr=0.67*Fr+1.41*Fa=0.67*0+1.41*1584=2233N装的DB系列角接触的型号-为:7202DB(径向基本额定动载荷Cr=14KN;故DB系列角接触的型号也均可选用轴承的动载荷,并结合前面选定的丝杠直径32来初选公司常选的成对背靠背安装的 计算公式轴向载荷Fa=所有的轴向力值=克服重力并加速向上的合力G1=其上的最大轴向载荷=最大力值=Fmax1径向载荷Fr=0(根本不见其上:fh值=1.39;fm=1.5;fd=1.2;fn=0.608;ft=1;P=PrPr=X*Fr+Y*Fa=0.56*0+见其上:fh值 ,径向当量载荷Pr=0.4*Fr+1.9*Fa=0.4*0+1.9*1584=3009.6N滚子轴承(径向基本额定