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上銀絲桿勻速運(yùn)行下,扭矩與推力的非精確計(jì)算可以套用以下公式:
Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1)
式中
Ta:驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.mm;
Fa:軸向負(fù)載N(Fa=F+μmg, F:絲杠的軸向切削力N,μ:導(dǎo)向件的綜合摩擦系數(shù),m:移動(dòng)物體重量(工作臺(tái)+工件)kg,g:9.8 );
I:上銀絲桿的導(dǎo)程mm;
n1:進(jìn)給上銀絲桿的正效率。
計(jì)算舉例:
假設(shè)工況:水平使用,伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),2005上銀絲桿傳動(dòng),25滾珠直線導(dǎo)軌承重和導(dǎo)向,理想安裝,垂直均勻負(fù)載1000kg,求電機(jī)功率:
Fa=F+μmg,設(shè)切削力不考慮,設(shè)綜合摩擦系數(shù)μ=0.01,得Fa=0.01*1000*9.8=98N; Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1),設(shè)n1=0.94,得Ta=98*5/5.9032≈83kgf.mm=0.83N.M
根據(jù)這個(gè)得數(shù),可以選擇電機(jī)功率。以中國(guó)臺(tái)灣產(chǎn)某品牌伺服為例,查樣本得知,額定扭矩大于0.83N.M的伺服電機(jī)是400W。(200W是0.64N.M,小了。400W額定1.27N.M,是所需理論扭矩的1.5倍,滿足要求)
當(dāng)然,端部安裝部分和上銀絲桿螺母預(yù)壓以及潤(rùn)滑不良會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)扭矩,也稱(chēng)初始扭矩,實(shí)際選擇是需要考慮的。另外,導(dǎo)向件的摩擦系數(shù)不能單計(jì)理論值,比如采用滾珠導(dǎo)軌,多套裝配后的總摩擦系數(shù)一定大于樣本參數(shù)。而且,該結(jié)果考慮驅(qū)動(dòng)這個(gè)靜止的負(fù)載,如果是機(jī)床工作臺(tái)等設(shè)備,還要考慮各向切削力的影響。
若考慮加速情況,較為詳細(xì)的計(jì)算可以參考以下公式(個(gè)人整理修正的,希望業(yè)內(nèi)朋友指點(diǎn)): 水平使用上銀絲桿驅(qū)動(dòng)扭矩及電機(jī)功率計(jì)算:
實(shí)際驅(qū)動(dòng)扭矩:T=(T1+T2)*e
T:實(shí)際驅(qū)動(dòng)扭矩;
T1:等速時(shí)的扭矩;
T2:加速時(shí)的扭矩;
e:裕量系數(shù)。
等速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩:T1=(Fa*I)/(2*3.14*n1)
T1:等速驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.mm;
Fa:軸向負(fù)載N【Fa=F+μmg, F:上銀絲桿的軸向切削力N,μ:導(dǎo)向件綜合摩擦系數(shù),m:移動(dòng)物體重量(工作臺(tái)+工件)kg,g:9.8 】;
I:上銀絲桿的導(dǎo)程mm;
n1:進(jìn)給上銀絲桿的正效率。
加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩:T2=T1+J*W T
2:加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.m;