滚珠丝杠基础知识下变电站铜铸件换色灯反渗透膜驱动桥z
时间：2022/09/28 23:04:38 编辑：
滚珠丝杠基础知识(下)
滚珠丝杠副的传动系统的轴向刚性
12.1 滚珠丝杠副传动系统的刚性包括轴向刚性及扭转刚性。
扭转刚性与丝杠联轴器、传动齿轮、电机及控制系统有关，由于扭转刚性对定位精度的影响比轴向刚性的影响小的多，一般设计时就忽略，在高精度定位传动设计需要考虑时，欢迎咨询。
12.2 滚珠丝杠副传动系统的轴向弹性定位δf与滚珠丝杠副传动系统的轴向刚性Kf关系如下：
δf=Fa/Kf (公式14)
1/ Kf=1/KS+1/KN+1/KB+1KH (公式15)
δf-滚珠丝杠副传动系统的弹性位移(μ)
Fa-滚珠丝杠副承受的轴向载荷(N)
Kf-滚珠丝杠副承受的轴向刚性(N/μ)
KS-丝杠的轴向刚性(N/μ)
KN-螺母的轴向刚性(N/μ)
KB-支撑轴承的轴向刚性(N/μ)
KH-螺母安装座及轴承座的轴向刚性(N/μ)
12.2.1 丝杠的轴向刚雪茄剪性KS
丝杠的轴向刚性KS与丝杠的安装方式有关，并且随螺母在丝杠上的位置a变化而变化。如固定-自由、支承-游动、固定-游动安装方式中，在a=L2的KS达最大，在a=L3时KS达最小，a是螺母到丝杠轴向位置定位轴承处的距离。按照丝杠的安装方式不同，对实心丝杠有以下分析：
12.2.2 丝杠安装方式 图4中
固定--自由、固定--游动、支承--游动
KS=πd22E×/4a=1.65 d22×102/a (N/μm)(公式16)
Ksmin=1.65 d22×102/L3 (N/μm)(公式17)
Ksmax=1.65 d22×102/L2 (N/μm)(公式18)
12.2.3 安装方式 图4中
固定--固定、固定--游动、支承--游动
KS=πd22ELz×/4a(Lz-a)=6.6 d22Lz×102/4a(Lz-a) (N/μm)(公式19)
Ksmin=6.6 d22×102/ Lz (N/μm)(公式20)
Ksmax=6.6 d22Lz×102/4L5(Lz-L5) (N/μm)(公式21)
式中：
d2-滚珠丝杠螺纹底径(mm)
E-弹性模量2.1×105Mpa(即2.1×105N/min2)
L2、L3、Lz、L5见表13，单位mm
12.3 螺母的轴向刚性Kn
样本上滚珠丝杠副的轴向刚性K值，仅考虑了滚珠与滚道的(包括丝杠的滚道)之间在承受轴向载荷后的弹性变形，未考虑到螺母本体也有变形，在螺母本体尺寸基本符合样本情况下
Kn=0.8Ka (N/μm)(公式22)
Ka按(公式8或9)计算
12.4 支承轴承的轴向刚性KB
KB也与滚珠丝杠的支承方式有关
对固定--自由、固定--游动、支承--游动的安装方式
KB等于固定端-对轴承组的刚度Kb1即
KB=Kb1 (N/μm)(公式23)
对固定--固定的安装方式
KB = Kb1+ Kb2 (N/μm)(公式24)
Kb1、Kb2分别式左右两端轴承组的刚度，可以查阅轴承手册得到
12.5 螺母座及轴承安装座的轴向刚性KH
在机构设计时，注意加强此处刚性。就可忽略的KH影响。
12.6 滚珠丝杠副传动系统的轴向刚性Kf对位置精度的影响。
12.6.1 Kf引起的正反向间隙δx
δx=2F0/Kfmin=2F0/(1/Ksmin+1/Kn+1/KB)≤0.8δs(μm) (公式25)
δs机床或机械规定的正反向间隙(或失动量)
12.6.2 Kf引起的最大行程范围内的定位误差δd
δd=F0(1/ Ksmin -1/ Ksmaxs) (μm) (公式26)
δd≤0.8(δs-Vu) (μm) (公式27)
δg机床或机械规定的最大行程范围内的定位误差。
滚珠丝杠副有效行程上的行程变动量(见附表1)
Ksmin、Ksmaxs、Kn、KB见公式16—公式24
12.7 估算P类滚珠丝杠副螺纹滚道允许的最小底径d2m比螺母刚性Kn低，比轴承刚性KB更低，所以在滚珠丝杠副的初步计算时，估算丝杠螺纹底径d2时，可不考虑螺母及轴承刚性，按下步骤：
12.7.1 估算允许的滚珠丝杠最大弹性变形量δm按定位精度的1//5或正反向间隙(又称反向死区或失动量)的1//6中较小的值定为δm(μm)
12.7.2 根据丝杠的安装方式来估算最小底径d2m
安装方式：固定--自由、支承--游动、固定--游动 (mm)(公式28)
安装方式：固定--固定(mm)(公式29)
上两式中:
δm-允许的最大弹性变形量 (μm)
E-弹性模量2.1×105N/mm2
L3-螺母至固定端处最大距离(mm)见表13
LZ-两端固定支承的距离(mm)见表13
F0-为检测位置精度空运转时，作用在滚珠丝杠副上的轴向载荷(N)。一般F0≠Fmax
滚珠丝杠副的许用转速、Dn值
滚珠丝杠副的许用转速
滚珠丝杠副转速过高，会产生共振，影响正常运转，损坏机器，为确保不发生共振，所容许的最高转速nc：(r/min) (公式30)
nmas-滚珠丝杠副的最高工作效率 (r/min)
α-安全系数 (α=0.8)
E-弹性模量 (E=2.1×105Mpa)
I-丝杠剖面最小惯性转矩I=πd22/64
d2-螺纹底径 (mm)
g-重力加速度
r-材料比重(r=7.65×Nmm3)
A-螺纹底径面积A=πd22/4(mm2)
Lc-计算许用转速nc用的安装距离(mm)
固定--自由、支承--游动、固定--游动安装方式中，Lc =L4见表13，固定--固定安装方式中Lc =L5见表13。
λ、f-安装系数。见表14
滚珠丝杠副的Dn值
精密等级级 d0·nmax≤70000 (公式31)
精密等级级 d0·nmax≤50000 (公式32)
d0-滚珠丝杠的节圆直径(mm)
nmax -滚珠丝杠副的最高转速*(r/min)
滚珠丝杠副围绕市场需求进行供给侧改革的临界压缩载荷、强度计算
滚珠丝杠副的临界压缩载荷Pc
为保证丝杠的压杆稳定性，需要规定丝杠所能承受的最大的压缩载荷Pc。
Fmax≤Pc=K1K2π2EI/Ly2=K1Kcd24×104/ Ly2 (N) (公式33)
Fmax -作用在滚珠丝杠副上的最大轴向压缩载荷
E-弹性模量(E=2.1×105Mpa)
I-丝杠剖面最小惯性转矩I=πd22/64
d2-丝杠底径 (mm)
K1-安全系数。丝杠垂直安装K1=1/2，丝杠水平安装K1=1/3
K2 、Kc-与丝杠支承型式有关的系数见表14
Ly-计算临界压缩载荷Pc用的安装距离(mm)
固定--自由、支承--游动、固定--游动安装方式中，Ly =L3 见表13，固定--固定安装方式中，Ly =L5玩具包装 见表13。
滚珠丝杠副的强度计算
对安装间距比较小的传动T类滚珠丝杠副，需进行强度计算，所允许在滚珠丝杠副上最大轴向载荷Fmax
Fmax河间≤[σ]A=115 d22(N) (公式34)
[σ]-许用应力 σ=147Mpa(N/mm2)
A-螺纹底径面积A=πd22/4(mm2)
d2-丝杠底径 (mm)
即(mm)(公式35)
滚珠正常的放大器单元的输出信号应当成线性变化趋势丝杠副设计使用中应注意的问题
(1)为提高滚珠丝杠副的使用寿命和精度，应使作用在螺母上的合力通过丝杠轴心，以保证滚珠受力均匀，避免倾覆力。
(2)放逆转：滚珠丝杠副传动逆效率高，应考虑在电机停电后，因部件自重而产生螺旋副的逆传动(特别是在垂直方向上传动时)，防止逆传动的方法可采用：停电自锁的电机、蜗轮蜗杆机构、离合器等方式。
(3)滚珠丝杠副在行程两端应有行程保护装置，以防止越程后滚珠丝杠副受撞击而影响精度、使用寿命甚至损坏。
(4)防止热变形：热变形对精密螺旋传动的定位精度有着重要的影响。其热源不单是螺旋副的摩擦热，还有其他机械部件工作时产生的热，致使丝杠热膨胀而伸长。为此必须分析热源的各因素，采用措施控制热源，还可以采用预拉伸、强制冷却等减少热变形对丝杠的伸长的影响。
(5)细长而又水平放置的丝杠，因自重使轴线产生弯曲变形，是影响导程累积误差的因素之一，还会使螺母受载不均。设计细长丝杠时，应考虑防止或减小自重弯曲变形的措施。
(6)防护与密封：尘埃和杂质进入滚道会妨碍滚动体运动流畅，会加速滚动体与滚道的磨损，使滚动螺旋副丧失精度。为此需要防尘措施。博特牌滚珠丝杠副在螺母两端已安装防尘圈(若不需要安装请与我方联系)，为避免丝杠外露，用户还需要为丝杠选择防护装置。
(7)合理润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副使用寿命的重要环节。接触表面的油膜还有吸振、减小传动噪声和冲洗丝杠上的粉尘等杂物的作用。因此要注入润滑脂。在螺母上还有油孔，用户可旋入油嘴，再采用其他合适的润滑方式。
(8)正确选择预紧力：我公司的滚珠丝杠副出厂时已经按要求调节好您所需要的预紧力，如果使用过程中有超程或需要拆卸请及时与我公司联系，以便从新调整安装。严禁自行拆卸滚珠丝杠副的各个部件，以免影响其精度。严禁敲击和拆卸导珠管，以免造成滚珠堵塞，运转不流畅。
(9)建议采用适应于数控机床的大接触轴承以提高传动刚度。
(10)用内循环滚珠丝杠副，必须使丝杠螺纹两端中至少有一端的滚珠螺纹是通牙，铆接设备并该端所有外圆尺寸均小于丝杠螺纹底径d2,否则无法装配螺母。(d2参看样本)。
(11)水平位置采用外循环滚珠丝杠副，最好是插管放置再丝杠轴线上面。
(12)为便于丝杠加工，丝杠上最大外圆处的直径最好不要大于丝杠的外径d1(d1参看样本)。
滚珠丝杠副的设计计算程序
备注：1.程序2
Ph≥I*Vmax/nj
I-传动比，电机直联丝杠时I=1
nj-电机的最高转数
Vma绵阳1家企业正式对外发布该材料x-机械最高运转速度 (mm/min)
2. 程序3
ni=Vi/Ph (r/min)
Vi-机械各级运行速度 (mm/min)
Ph-已选定的丝杠导程 (mm)
3．程序7
根据上面程序已计算出Ph,Ca的及d2的下限值 ，从样本中选滚珠丝杠副的型号规格。注意：从样本中所选滚珠丝杠副的Ca及d2不宜过大，否则会使滚珠丝杠副的转动惯量增大、驱动力矩增大，结构尺寸偏差，造成制造成本增高。
设计计算程序如下：
附表1、附表2
(end)
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