隨著機床及自動化行業(yè)的高速發(fā)展，滾珠絲杠的使用變得越來越廣泛。許多機械工程師在對自己的設備所需要的滾珠絲杠選型時，面對絲杠資料上給的復雜的計算公式和繁雜選型步驟，感覺無從下手，不知道那些是需要重點考慮的關鍵點。為了使?jié)L珠絲杠的選型步驟更為清晰簡便，更既具備可操作性，我結(jié)合多年來絲杠的選型經(jīng)驗，對絲杠的選型做了一些歸納、簡化，讓絲杠的選型選型更為簡單明了。順便對應的伺服電機的選型也做說明。
關鍵詞：滾珠絲杠、計算選型、伺服電機、機床、自動化。
一、確認使用條件：
1、被移動負載的質(zhì)量：M (KG)
2、絲杠的安裝方向：水平、垂直、傾斜；
3、沉重導軌的形式：線軌、平面導軌、
4、絲杠的行程：L (mm)
5、負載移動的速度：v (m/s)
6、負載需要的加速度：a (m/s^2)
7、絲杠的精度：C3到C7級
8、絲杠使用的環(huán)境：特殊環(huán)境需求的考慮。
二、簡化計算選型：
舉例，使用條件如下：
1、被移動負載重量：M=50kg;
2、安裝方向：垂直安裝;
3、導軌形式：線性滑軌
4、速度：v=0.2m/s
5、加速時間：t=0.1s
6、 行程：1000mm；
7、 精度：0.1mm
三、計算過程：
1、計算加速度：a=v/t=0.2/0.1=2m/s^2 (v：速度；t：加速時間)
2、計算絲杠的軸向力：F=Mgμ+Ma +Mg (水平運動，去除Mg選型，M負載重量；g重力加速度9.8；μ：摩擦系數(shù)，平面導軌取值0.1，線軌取值：0.05；a加速度)
F=50*9.8*0.05+50*2+50*9.8=614.5N
3、計算出絲杠的軸向負載以后，選型會出現(xiàn)兩個分支，一種情況是客戶不知道設備的設計壽命年限，以及每一年中絲杠的使用平率，不做精確的絲杠壽命校核。那么我們推薦一種簡單可行的方法，就是查詢絲杠資料中的動負荷值C。結(jié)合第7項精度0.1mm的要求，我們推薦常備FSI螺帽形式的絲杠，尺寸參數(shù)表如下：
根據(jù)絲杠的軸向推力：F=614.5N=62.7kgf；我們推薦將F乘以4~8之間的一個系數(shù)，對于使用平率低，可靠度要求不高的情況，我們推薦4倍系數(shù)，對于可靠度要求較高，我們推薦8倍的系數(shù)。
根據(jù)舉例：F*8=62.7*8=501.6kgf；查詢絲杠的表格，16-5T3的絲杠，其動負荷是1000kgf；
大于501.6kgf，所以16-5T3的絲杠可以滿足要求；該型號表示，絲杠的公稱直徑為16mm；絲杠導程為5mm；
4、對于絲杠壽命有明確要求的選型，舉例如下：
根據(jù)此前的舉例，絲杠用20s做一次往返運動，停留10s在進行下一個循環(huán)。每天工作16小時，每年工作300天，設計壽命10年。則計算絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)壽命為：
L=1000/5*2*2*60*16*300*10 (1000是行程，5是導程，2是往返，2是每分鐘2次，60是每小時60分鐘，16是天工作16小時，300是每年工作300天，10是設計壽命10年。)
1、L=23040000轉(zhuǎn)，這是一個轉(zhuǎn)數(shù)壽命，含義是，絲杠在這個轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)，能夠保證運行精度。
2、L/10^6=23.04
3、
4、C/F=2.85，C=2.85*62.7=179kgf 絲杠的動負荷大于179kgf就可以滿足要求。
所以，還是選擇16-5T3的滾珠絲杠滿足要求。
四、校核臨界轉(zhuǎn)速：
根據(jù)上面的計算，直徑16，導程5mm的絲杠能夠滿足我們的負載要求，但是絲杠使用中噪音是經(jīng)常出現(xiàn)的一個故障，為了改善絲杠的噪音狀況，我們要求校核絲杠的臨界轉(zhuǎn)速。
此前的案例，絲杠的行程為1000，則估算絲杠兩端的支撐軸承的間距1200mm，1200為估計值，實際值可以以機械設計的安裝位置為準。臨界轉(zhuǎn)速：NC
NC=2,71*10^8*Mf*dr/Lt
絲杠根徑：dr約定于絲杠的工程直徑減去絲杠的鋼珠直徑，單位：mm
安裝系數(shù)：Mf Mf=1 （固定+固定） Mf=0.689 （固定+支撐） Mf=0.157 （固定+自由）
軸承間距：Lt 單位：mm
原式=2.71*10^8*1*12.8/1200^2=2409rpm。
使用轉(zhuǎn)速N=NC*0.8=2409*0.8=1927
根據(jù)負載移動速度：200mm/s的要求，四缸轉(zhuǎn)速：200/5*60=2400rpm，所以，R16-5T3的絲杠不能滿足要求。
五、調(diào)整辦法：
一、增加絲杠的直徑dr使其達到速度要求為止；
二、增加絲杠導程，采用10mm導程的絲杠，則絲杠的使用轉(zhuǎn)速為：200/10*60=1200rpm
可以滿足要求。
六、特殊需求
舉例是常規(guī)絲杠的簡化選型過程，有的情況下，一些特殊的要求會改變絲桿的選型步驟，例如：絲桿需要表面特殊耐腐蝕處理，絲桿需要垂直提升時實現(xiàn)機械自鎖，絲桿需要非常高的進給速度等等，這是后需要特殊情況具體分析。
以上過程供參看，成都?？乒た丶夹g部
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