步进电机选型计算实例_滚珠丝杠选型和电机选型计算

最新推荐文章于 2024-08-27 08:39:05 发布

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#步进电机选型计算实例

本文详细介绍了如何计算滚珠丝杠副的导程、载荷、转速，考虑了摩擦力、预紧力等因素，并根据精度需求选择规格和电机。关键步骤包括确定导程、计算静摩擦力、预期额定动载荷和重复定位精度，最后选用了SFS6310滚珠丝杆和松下伺服电机。

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1、确定滚珠丝杠副的导程根据电机额定转速和X向滑板最大速度，计算丝杠导程。X向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V，电机最高转速为4500rpm。电机与滚珠丝杆通过联轴器连接，传动比为0.99。X向最大运动速度24m/min，即24000mm/min。则丝杠导程为

实际取P_h=10mm，可满足速度要求。 2 、滚珠丝杠副的载荷及转速计算 滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系数为0.006。则导轨静摩擦力：

式中： M —工件及工作台质量， M为500kg。 f — 导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N。由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有：

滚珠丝杠副的当量载荷：

滚珠丝杠副的当量转速：

3 、滚珠丝杠副预期额定动载荷3.1、按滚珠丝杠副的预期工作时间计算：

式中： n_m— 当量转速，

L_h— 预期工作时间，测试机床选择15000小时 f _W— 负荷系数，平稳无冲击选择 f_W =1 f_a— 精度系数，2级精度选择 f _a =1 f_c— 可靠性系数，一般选择 f_c =1 3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算：

式中： L_s— 预期运行距离，一般选择 L_s= 24X10³m 3.3 、按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算：式中： f_e— 预加负荷系数，轻预载时，选择f_e = 6.7f_max— 丝杠副最大载荷 4 、估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量d_m

* 重复定位精度 X向运动的重复定位精度要求为0.03mm，则

5 、估计算滚珠丝杠副的螺纹底X 5.1 、根据X向运动行程为1000mm，可计算出两个固定支承的最大距离： L» (1.1~1.2) ´l + (10~14) ´P_h= 1.2´1000+14´10 =1340mm 5.2 按丝杠安装方式为轴向两端固定，则有丝杠螺纹底X：

式中： F₀ — 导轨静摩擦力，F₀=49.4N L — 滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离，L = 1340mm 则有

6 、导程精度的选择 根据X向运动的定位精度要求达到0.08mm/1000mm，则任意300mm。长度的导程精度为0.024mm。 7 、确定滚珠丝杠副规格代号 按照丝杠P_h、d_2m、C_am选择SFS6310滚珠丝杆，精度等级2级。丝杆基本导程P_h=10mm，丝杠外X _d=61mm，螺母外径90mm，珠径6.35mm，额定动载荷C_a =48740N ＞C_am，额定静载荷C_ao=156912N。 8 、电机选择 条件：选择伺服电机驱动，伺服电机选取松下MINAS A4系列MDMA152P1*型中惯量电机，其功率：1.5KW；额定转矩：7.15 N.m；电机惯量JM：0.00123 Kg.m² X向运动工件及工作台质量估计最大值约1500Kg。8.1 外部负荷的转动惯量：丝杆部分的转动惯量：

外部负荷的负荷转动惯量：

则有：

加在电机上的转动惯量：

8.2 、外部负荷产生的摩擦扭矩：

P_h— 滚珠丝杆副的导程 h— 未预紧的滚珠丝杆副的效率(2级精度h=0.9) F— 外加轴向载荷，含导轨摩擦力，其中含切削力为0 8.3 、预紧力产生的摩擦扭矩：

式中：F_p— 滚珠丝杆副间的预紧力，F_p= F _max/3 = 49.4/31 = 6.47N 8.4 、支承轴承产生的摩擦扭矩：选择深沟球轴承，轴承代号：6207，查轴承样本可得摩擦力矩：T_b1=0.23N.m。1.8.5 加速度产生的负荷扭矩：根据设计要求可知：X向工作台运动速度为v=24m/min，对应电机转速n₂=144rpm，最大加速度为a=40mm/s²,则工作台速度从0升至25mm/s所需时间：