滚珠丝杠的选型方法

滚珠丝杠的选型范例

1.设定螺距(L)

根据马达的最大转速与快速进给速度                                            

2.计算基本动额定负载

范例所需基本动额定负载与容许转速(DmN值)的各动作模式下的轴向负载的计算                                            
A.加速时                                            
轴向负载（Pa）＝Wα＋μWg≈343（N）                                            
（g：重力加速度9.8m/s²）                                            
B.匀速时                                            
                                           
轴向负载（Pb）＝μWg≈10（N）                                            
C.减速时                                            
轴向负载（Pc）＝Wα－μWg≈324（N）                                                                                     
各动作模式1次循环所需的时间（s）                                         

动作模式	A	B	C	总共所需时间
使用时间	0.60	0.84	0.60	2.04

螺距为20时的负载条件                                       

动作模式	A	B	C
轴向负载	343N	10N	324N
转速	1500min−1	3000min−1	1500min−1
所需时间比率	29.4%	41.2%	29.4%

根据负载条件计算轴向平均负载（Pm）与平均转速（Nm）（P.2800①、②）时，                                            
Pm＝250（N） Nm＝2118（min－1）                                            
计算所需基本动额定负载(C)                                            
根据预期寿命，扣除停机时间后的净运行使用寿命（Lho）为                                                                                                        
将运行系数fw＝1.2代入P.2800③的变形公式中，可得                                       
                                         
根据P.554～的说明，选择合适的滚珠丝杠，结果为BSS1520。                                                               
接下来看作为容许转速的DmN值(P.2800④)，                                            
容许值DmN≤70000以下时，DmN=15.8×3000=47400，                                            
处在容许值范围内，因此在该尺寸条件下继续进行下述研讨。

3.容许屈曲载荷 危险速度

研讨丝杠轴全长（L）与危险速度（Nc）、屈曲载荷（Pk）                                                                       
L＝最大行程+螺帽长度+余量+两个末端尺寸                                            
 ＝720＋62＋60＋78＝920（mm）                                                                                    
下面就屈曲载荷(容许轴向负载)进行研讨，设负载作用点间距                                          
ℓ1＝820，从P.2800⑥、⑦可得                                                                                      
Pk=7220（N）                                                                                      
充分满足使用条件。                                            
设支撑间距ℓ2＝790，根据                                            
P.2800⑤（固定-支撑），计算危险速度，可得                                                                                       
Pk=7220（N)                                                                                     
说明危险速度满足使用条件。                                            
设支撑间距ℓ2＝790，                                            
根据P.2800⑤(固定-支撑)，计算危险速度，可得                                            
Nc=3024（min－1）                                            
说明危险速度满足使用条件。

4.精度设计

研讨精度等级与轴向间隙                                            
根据螺距精度的容许值（P.535），得出定位精度±0.1/720mm的等级为C5(累积代表螺距误差=0.035变动=0.025)。                                            
根据重复定位精度±0.01，设轴向间隙为0.005以下。

5.滚珠丝杠与丝杠支座组件的选型结果

选型结果：适合的滚珠丝杠的型式为                                                                                     
BSS1520-950                                                                                    
另外，适合的丝杠支座组件的型式为BSW12。

参考计算公式

①轴向平均负载（Pm）②平均转速（Nm）

轴向负载	转速	使用时间比率
P1N（最大）	N1 min−1	t1%
P2N（常用）	N2 min−1	t2%
P3N（最小）	N3 min−1	t3%

③寿命时间

                                            
如果要将使用寿命延长到所需时间以上时，则不仅需要增大滚珠丝杠的尺寸，而且价格也会随之提高。                                            
一般以下面所示的使用寿命为标准时间。                                            
机床：20000小时  自动控制设备：15000小时                                            
工业机械：10000小时  计量装置：15000小时

④容许转速（DmN）

⑤寿命时间

⑥危险速度（Nc）

⑥利用欧拉方程式计算的屈曲载荷（Pk）

⑦相对于屈曲的容许轴向载荷（P）

驱动扭矩

滚珠丝杠的摩擦特性与驱动马达的选型

摩擦与效率

根据丝杠力学模型的数学分析，滚珠丝杠的效率η由下式表示，其中μ为摩擦系数，β为螺纹升角。                                            

负载扭矩

驱动源设计(马达等)所需的负载扭矩(恒速驱动扭矩)如下所示。                                                                
●正向动作                                            
将旋转力转换为轴向力时的扭矩                                            
                                                                                       
●反向动作                                            
将轴向力转换为旋转力时的轴向外部负载                                            
                                                                                   
●预压引起的摩擦扭矩                                            
是指施加预压时产生的扭矩，随着外部负载的增大，螺母的预压负载被释放，预压所产生的摩擦扭矩也随之减小。

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