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  • 滾珠絲杠精度保持性測試試驗臺設計 - 圖文 - 下載本文

    滾珠絲杠精度保持性試驗臺設計

    一是正安裝,如圖3.3(a)所示,或稱面對面安裝,此種配置方式兩軸承外圈的窄邊相對,從另一方面看,兩軸承的載荷作用中心a、b落到支承跨距點C d之內;二是反安裝,如圖3.3(b)所示,或稱背對背安裝。此種配置方式是兩軸承外圈的寬邊相對,從兩軸承的載荷作用中心a、b看,其落到支承跨距點C、d之外。

    圖3.3 分裝于兩支點角接觸軸承裝配方式

    圖3.4 組合為一支點角接觸軸承裝配方式

    面對面安裝時受力作用線向內收斂,壓力中心間的距離小,懸臂較長,支承剛性較差。在受熱變形方面,因為運轉時軸的溫度一般高于外殼的溫度,軸的軸向和徑向熱膨脹將大于外殼的熱膨脹,這時若采用面對面的安裝方式,因為減小了預調的間隙,可能導致卡死。這種安裝方式使用較少。

    背對背安裝時力的作用線向外側散,在支承距離相同的情況下壓力中心間的距離比面對面安裝時的大,軸承間的有效支點距離增大,懸臂較短,支承的剛性比面對面安裝時的好。安裝時,通過調整軸承

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    外圈或者內圈的軸向位置,可使軸承達到理想的游隙或所需要的預緊程度。因此在兩端固定的支承形式下采用一對角接觸球軸承背對背安裝的形式。

    角接觸球軸承的特點是可以同時承受徑向載荷和軸向載荷,也可單獨承受軸向載荷。接觸角越大,承受載荷的能力越大,極限轉速高。初步選擇角接觸球軸承的型號為7006AC/DB,公稱接觸角為25°,支承采用脂潤滑,極限轉速為6700r/min。

    軸承采用軸肩和圓螺母定位。

    絲杠右端裝有電感式位移傳感器,用于測量熱伸長。 5.3.2軸承座

    軸承座作為支承軸承的零件可以選擇鑄件,在抗拉強度上要滿足要求,鑄造上時要注意避免鑄造缺陷的產生。對于軸承座的設計要求主要如下: 1、滾動軸承座的材料

    圖3.5 軸承座

    應采用HT200灰鑄鐵鑄造,其力學性能不得低于GB/T9439的規定,軸承座也可采用與其性能相同或者相近的其他材料鑄造。可下載硬度范圍在HBS170~220,抗拉強度200Mpa左右。[滾動軸承座的技術條件(JB/T8847-2000) 示意圖見圖3.5] 2、對滾動軸承座鑄件的要求

    (1)鑄件上的型砂應清除干凈,對澆口、冒口、結疤和夾砂等均應鏟除或打磨掉,清理后的毛坯表面應平整、光潔;

    (2)鑄件表面不允許有裂紋、氣孔、縮孔、渣眼、澆注不足以及其他能降低軸承座強度和明顯損害外

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    觀的鑄造缺陷存在;

    (3)軸承座鑄件在機械加工前應進行時效處理。 3、對滾動軸承座機械加工后的要求

    (1)軸承座加工后的表面不得有砂眼、毛刺和銳邊;

    (2)軸承座上蓋與底座相配后,其鑄造外形不得有明顯錯位

    軸承座內孔直徑D與鑄造外緣不得有明顯的偏心。在軸外不得有明顯的偏移。

    (3)軸承座中心高H(或h)的極限偏差應符合GB/T1800.4-1993表22中h13的規定。軸承座內孔直徑D的極限偏差應符合GB/T275-1993表A2、A4中H8的規定。其他尺寸:孔按H14,軸按h14,其他按

    ?(4)軸承座內孔直徑D和孔肩端面的表面粗糙度應符合GB/T275-1993中表7的規定;

    軸承座上蓋底面與底座的配合面以及底座底面,其表面粗糙度Ra的最大值位6.3μm

    (5)軸承座內孔圓柱度以及內孔端面垂直度應符合GB/T275-1993中表6的規定;軸承座內孔軸心線對底面的平行度應符合GB/T1184-1996中表B3規定的公差等級8級的公差值。

    預緊調整后,在中間隔圈配打防松定位銷。 5.3.3.螺母座

    IT14執行; 2 圖3.6 螺母座

    螺母座是支承滾珠螺母的元件其主要的技術要求如下。螺母座的結構見圖3.6。螺母座的材料采用HT200灰鑄鐵鑄造,其力學性能不得低于GB/T9439的規定,即硬度為HBS170~220,抗拉強度在200Mpa左右。

    第六章 動力設計計算

    6.1 電機功率的選擇和計算

    伺服電動機也稱為執行電動機,一般為永磁式同步電動機,伺服電動機有直流和交流兩種,它們的

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    最大特點是可控。在有控制信號輸入伺服電動機轉動;沒有控制信號輸入時,則停止轉動。改變控制電壓的大小和相位(或極性),就可以改變伺服電動機的轉速和轉向。因此,它與普通電動機相比具有如下特點:

    (1)調速范圍寬廣。伺服電動機的轉速隨著控制電壓改變,能連續地在較大的范圍內調節。 (2)轉子的慣性小,能實現迅速啟動、停轉。 (3)控制功率小,過載能力強,可靠性好。

    6.1.1直流伺服電動機與交流伺服電動機的主要區別:

    由于直流伺服電動機具有良好的調速功能,因此長期以來,在要求調速性能較高的場合,直流電動機調速系統一直占據主導地位。但由于電刷和換向器易磨損,需要經常維護,并且有時換向器換向時產生火花,電動機的最高速度受到限制;且直流伺服電動機結構復雜,制造困難,所用銅鐵材料消耗大,成本高,所以在使用上受到一定的限制。由于交流伺服電動機無電刷,結構簡單,轉子的轉動慣量較直流電動機小,使得動態相應好,且輸出功率較大,因此在很多場合,交流伺服電動機已經取代了直流伺服電動機。在使用中直流伺服電動機和交流伺服電動機主要有以下區別:

    1、直流伺服電動機需要電刷和換向器,使得其結構變得復雜,工作的穩定性和可靠性較差,而且換向器上產生的火花引起的無線電干擾回影響徐圖的正常工作同時由于電刷的阻力矩,使電動機的靈敏性;而交流伺服電動機結構簡單,運行可靠,在不易檢修的地方使用時,優點更加突出。

    2、直流伺服電動機的機械特性是線性的,在不同控制電壓下,機械特性是相互平行的,而且特性很硬。但是交流伺服電動機的機械特性是非線性的,其特性的斜率隨控制信號的不同而變化,機械特性很軟,特別在低速段更加嚴重。

    3、直流伺服電動機機電時間常數比交流伺服電動機的大的多,但在帶動較大負載時,直流伺服電動機的機電時間常數就比交流伺服電動機的小。

    4、直線伺服電機具有高剛度,寬的調整范圍,高的系統動態特性,平滑運動,定位精確以及無磨損,無需維護等優點。被廣泛應用到生產,生活的各個領域。在工業自動化領域,直線電機在工業機器人,機床及各種需要直線運動的機械裝置中都有應用,如數控機床的直線進給行程較短,一般不超過幾百毫米,在很高的進給速度下,只有瞬間達到設定的高速狀態和在高速下瞬時準確停止運動,這樣的場合,直線伺服電動機最適用。

    在小功率隨動系統中經常采用交流伺服電動機,在控制系統中交流伺服電動機也常被用作執行元件。作為伺服電動機使用的交流電動機通常為兩相交流電動機,它的結構與普通的感應電動機相近,但在特性上有很大的差別,即除了具有良好的控制性能以外,還應具有寬廣的調速范圍、穩定的運行性能、機械特性和調節特性的線性度好、無自轉現象、控制功率小、起動轉矩大以及快速響應好等特點。

    交流伺服電動機都可以作為控制系統中的執行元件,但是應該根據各自的使用特點具體情況,合理

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    選用。

    6.1.2伺服電動機的選擇計算

    在設計的試驗臺系統中驅動滾珠絲杠的電動機選擇日本安川交流伺服電動機,下面是具體的選擇步驟:

    初步擬定工作臺重500kg,加速度為1g,在0.1s的加速時間內可以從零加速到60m/min。v=at,將數據代入公式得:

    v?at?10?0.1?1m (4-1)

    s絲杠的導程初步選擇為10mm,則電動機的轉速為:

    v=60/0.01=6000

    (4-2)

    初步定直線導軌摩擦系數為0.02,則運動阻力為:

    F?0.02mg?0.02?500?9.8?98N (4-3)

    (1) 計算等效轉動慣量:

    由于速度為60m/min,轉速為6000r/min,移動工作臺的重秒量500kg,故等效到電機軸的等效慣量為:

    (4-4)

    2

    滾珠絲杠和聯軸器總的轉動慣量可以按0.001 kg2m計算,這樣,總的等效轉動慣量為 J=0.006 kg2m。

    按照一般電機的慣量匹配原則,即電機慣量應在大于J到小于4J,即在0.006到0.024之間。 (2) 計算等效力矩

    由于速度 n=6000 r/min,電機慣量 J=0.006 kg2m,加速時間 t=0.1s,故加速力矩為: T1=

    2

    2

    2πnJ2?3.14?6000?0.006==37.68N2m (4-5) 60t60?0.1摩擦系數按0.02計算,運動阻力為:

    f??mg?0.02?500?10?100N (4-6)

    移動件的等效力矩為:

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