滚珠丝杠的选取与计算.part1

一、滚珠丝杠的特长

1、1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3

滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动,因此可获得高效率,与过去的滑动丝杠相比,驱动扭矩仅为1/3以下(图1与2)。从而,不仅可将旋转运动变为直线运动,而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。

图1:正效率(旋转→直线) 图2:反效率(直线→旋转)

1、1、1导程角的计算法

…………………………………… ( 1 )

β:导程角 (度) d p :滚珠中心直径 (mm ) ρh :进给丝杠的导程 (mm )

1、12推力与扭矩的关系

当施加推力或扭矩时,所产生的扭矩或推力可用(2)~(4)式计算。 (1)获得所需推力的驱动扭矩

T :驱动扭矩

Fa :导向面的摩擦阻力 Fa=μ×mg

μ:导向面的摩擦系数

g :重力加速度 ( 9.8m/s2 ) m :运送物的质量 ( kg ) ρh :进给丝杠的导程 ( mm ) η:进给丝杠的正效率 (图1)

(2)施加扭矩时产生的推力

Fa :产生的推力 ( N ) T :驱动扭矩 (N mm )

ρh :进给丝杠的导程 ( mm ) η:进给丝杠的正效率 (图1) (3)施加推力时产生的扭矩

T :驱动扭矩 (N mm ) Fa :产生的推力 ( N ) ρh :进给丝杠的导程 ( mm ) η:进给丝杠的正效率 (图2)

1、1、3驱动扭矩的计算例

用有效直径是:32mm ,导程:10mm (导程角:5O 41’的丝杠,运送质量为500Kg 的物体,其所需的扭矩如下

(1)滚动导向(μ=0.003)

滚珠丝杠及(μ=0.003,效率η=0.96)

导向面的摩擦阻力 Fa=0.003×500×9.8=14.7N 驱动扭矩

(2)滚动导向(μ=0.003)

滚珠丝杠及(μ=0.2,效率η=0.32)

导向面的摩擦阻力 Fa=0.003×500×9.8=14.7N 驱动扭矩

1、2保证高精度

雄联滚珠丝杠,在被恒温控制的工场里,用最高水平的机械设备进行研磨,直到组装,检查,实行彻底的品质管理体系,以保证其精度。

万能工具显微仪

图3 导程精度测试数据

1、3 能微量进给

滚珠丝杠由于滚动运动,起动扭矩极小,不产生如滑动运动中晚出现的蠕动现象,所以能进行正确的微量进给。

图4是让滚珠丝杠每1行进给0.1μm 时的移动量。(导向面使用的是LM 导轨)

图4 进给0.1μm 的移动量数据

1、4 无游隙高刚性

因对滚珠丝杠施加预压,使轴向间隙为0以下,从而获得高刚性。

在图5中,如往(+)方向上施加轴向负荷,工作台(+)侧位移。反之,往(—)方向上施加轴向负荷,工作台向(—)侧位移。轴向负荷与轴向位移量的关系如图6所示。由图6可知,如果改变轴向负荷的方向,位移量中就会包括轴向间隙。另外,如果对轴向间隙为0的滚珠丝杠施加预压,则刚性变大,轴向位移量变小。

1、5能高速进给

因滚珠丝杠效率高,发热低,从而能进行高速进给。

高速例)图7表示使用大导程滚珠丝杠以2m/s速度使用时的速度线图。

图7速度线图

最高速度:2m/s (滚珠丝杠转速度:2000min -1 )

滚珠丝杠 大导程滚珠丝杠 D-CZT3260 (轴径32mm ,导程60mm ) 导向面 LM 导轴:GGB25A

发热例)按图8的动作模式使用滚珠丝杠时,丝杠轴发热数据如图9所示

图8动作模式

图9滚珠丝杠的发热数据

滚珠丝杠:双螺母精密滚珠丝杠

CDM4010-5:(轴径40mm ,导程10mm )

预压负荷2700N )

最高速度0.217m/s(13m/min ):(滚珠丝杠转速:1300 min-1 ) 低速度:0.0042m/s(0.25m/min):(滚珠丝杠转速度:25 min-1 导向面:LM 导轴:GGB35A 润滑:锂基润滑脂(2号)

一、滚珠丝杠的特长

1、1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3

滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动,因此可获得高效率,与过去的滑动丝杠相比,驱动扭矩仅为1/3以下(图1与2)。从而,不仅可将旋转运动变为直线运动,而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。

图1:正效率(旋转→直线) 图2:反效率(直线→旋转)

1、1、1导程角的计算法

…………………………………… ( 1 )

β:导程角 (度) d p :滚珠中心直径 (mm ) ρh :进给丝杠的导程 (mm )

1、12推力与扭矩的关系

当施加推力或扭矩时,所产生的扭矩或推力可用(2)~(4)式计算。 (1)获得所需推力的驱动扭矩

T :驱动扭矩

Fa :导向面的摩擦阻力 Fa=μ×mg

μ:导向面的摩擦系数

g :重力加速度 ( 9.8m/s2 ) m :运送物的质量 ( kg ) ρh :进给丝杠的导程 ( mm ) η:进给丝杠的正效率 (图1)

(2)施加扭矩时产生的推力

Fa :产生的推力 ( N ) T :驱动扭矩 (N mm )

ρh :进给丝杠的导程 ( mm ) η:进给丝杠的正效率 (图1) (3)施加推力时产生的扭矩

T :驱动扭矩 (N mm ) Fa :产生的推力 ( N ) ρh :进给丝杠的导程 ( mm ) η:进给丝杠的正效率 (图2)

1、1、3驱动扭矩的计算例

用有效直径是:32mm ,导程:10mm (导程角:5O 41’的丝杠,运送质量为500Kg 的物体,其所需的扭矩如下

(1)滚动导向(μ=0.003)

滚珠丝杠及(μ=0.003,效率η=0.96)

导向面的摩擦阻力 Fa=0.003×500×9.8=14.7N 驱动扭矩

(2)滚动导向(μ=0.003)

滚珠丝杠及(μ=0.2,效率η=0.32)

导向面的摩擦阻力 Fa=0.003×500×9.8=14.7N 驱动扭矩

1、2保证高精度

雄联滚珠丝杠,在被恒温控制的工场里,用最高水平的机械设备进行研磨,直到组装,检查,实行彻底的品质管理体系,以保证其精度。

万能工具显微仪

图3 导程精度测试数据

1、3 能微量进给

滚珠丝杠由于滚动运动,起动扭矩极小,不产生如滑动运动中晚出现的蠕动现象,所以能进行正确的微量进给。

图4是让滚珠丝杠每1行进给0.1μm 时的移动量。(导向面使用的是LM 导轨)

图4 进给0.1μm 的移动量数据

1、4 无游隙高刚性

因对滚珠丝杠施加预压,使轴向间隙为0以下,从而获得高刚性。

在图5中,如往(+)方向上施加轴向负荷,工作台(+)侧位移。反之,往(—)方向上施加轴向负荷,工作台向(—)侧位移。轴向负荷与轴向位移量的关系如图6所示。由图6可知,如果改变轴向负荷的方向,位移量中就会包括轴向间隙。另外,如果对轴向间隙为0的滚珠丝杠施加预压,则刚性变大,轴向位移量变小。

1、5能高速进给

因滚珠丝杠效率高,发热低,从而能进行高速进给。

高速例)图7表示使用大导程滚珠丝杠以2m/s速度使用时的速度线图。

图7速度线图

最高速度:2m/s (滚珠丝杠转速度:2000min -1 )

滚珠丝杠 大导程滚珠丝杠 D-CZT3260 (轴径32mm ,导程60mm ) 导向面 LM 导轴:GGB25A

发热例)按图8的动作模式使用滚珠丝杠时,丝杠轴发热数据如图9所示

图8动作模式

图9滚珠丝杠的发热数据

滚珠丝杠:双螺母精密滚珠丝杠

CDM4010-5:(轴径40mm ,导程10mm )

预压负荷2700N )

最高速度0.217m/s(13m/min ):(滚珠丝杠转速:1300 min-1 ) 低速度:0.0042m/s(0.25m/min):(滚珠丝杠转速度:25 min-1 导向面:LM 导轴:GGB35A 润滑:锂基润滑脂(2号)


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