滾珠絲杠的驅動扭矩計算

1.定速時的驅動扭矩

能抗衡外部負荷并使滾在螺桿做等速運轉時所需要的扭矩,叫做定速驅動扭矩,此扭矩等于預壓扭矩+軸向力產出的摩擦扭矩+支撐軸承的摩擦扭矩。公式如下:

備注:
T1:定速時的驅動扭矩
Fao:預壓力
Fa:軸向負荷
F:螺桿軸向的切削力
μ:導引面的摩擦系數
W:移動物的總重量(工作臺重量+工件重量)
Tb:支撐軸承的摩擦扭矩
N1:齒輪一的齒數
N2:齒輪二的齒數
馬達的重量繁多,一般來說都以定速時的驅動扭矩不得超過馬達額定扭矩的30%為使用標準。

2.加速度時的驅動扭矩

能抗衡外部負荷并使滾珠螺桿做等加速運轉時所需的最大扭矩,叫做加速度的驅動扭矩。公式如下:

備注:
T2:加速度時的最大驅動扭矩
w:馬達的角加速度
J:馬達所負荷的總慣性矩
JM:馬達的慣性矩
JG1:齒輪一的慣性矩
JG2:齒輪二的慣性矩
JSH:螺桿軸的慣性矩
Jw:可動部(螺帽,工作臺)的慣性矩
JC:聯軸器的慣性矩
W:總重量(工作臺+加工件)
l:導程
g:重力加速度

伺服電機的選型實例:

運轉條件:

工作臺重量:W1=50kgf

工作物重量:W2=25kgf(最大)

最大行程:Smax=1000mm

最大速度:Vmax=50m/min

要求壽命:Lt=25000h(五年)

導引面(滑動):u=0.01摩擦系數(滾動摩擦是0.003)

驅動馬達:Nmax=3000rpm

定位精度:±0.01/最大行程

重復定位精度:±0.01mm

 

經過計算可得出絲杠的型號為:SFV2525-DGC5-1200-P1

下面進行到驅動馬達的選定:

要求規格:

1.最高轉速(3000rpm)

2.到達最高速所需時間0.3秒以下

 

慣性矩:

a:螺桿軸

備注:r 是鐵的密度7.8x10-3
D是絲杠直徑(單位cm)
L是絲杠的長度(單位cm)

b:可動部:

備注:W是可移動的總重量
l是絲杠螺距(單位cm)

c:聯軸器:
JC = 0.0005(kgf.cm.sec2)

d:傳動件慣性矩的總和:
JL = JSH+ Jw+ JC=0.012(kgf.cm.sec2)

 

2.驅動扭矩
a:等速度時

備注:F2是等速度時軸向力,對應線段②
      F2=μ(W1+W2)xg=0.01x(50+25)x9.8=7.35(N)
l是絲杠螺距(單位cm)

 

b:等加速度時

備注:JM是預選馬達電機轉子慣性矩
n是電機的轉速

 

c:等加速度時

 

馬達的選定:
選擇條件:
⑴最高轉速Nmax≧3000(rpm)
⑵馬達的額度扭矩TM>TL
⑶馬達的轉子慣性JM≧JL/3
馬達規格:
初步選定馬達規格400W,3000rpm,TM=1.27(N.m), JM=0.01 (kgf.cm.sec2)

扭矩的實效值計算:

達最高轉速所需要的時間:

符合設計要求

 

備注:J慣性矩總和
TM=2x TM
TL快速時的驅動扭矩
F安全系數,這里取1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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