滚珠丝杠的选型方法.docx

滚珠丝杠的选型方法滚珠丝杠的螺距精度使用条件丝杆轴径螺距行程定位精度选择螺纹部分长度=行程+螺帽长度+余量余量为超程允许量，一般设定为螺距的1.5～2倍根据螺纹部分长度求出对应的代表移动量误差±eP滚珠丝杠的轴向间隙使用条件丝杠轴径螺距容许背隙量选择相应精度等级容许轴向负载容许轴向负载是指相对于可能使丝杠轴发生屈曲的负载，确保其安全性的负载。施加于丝杠轴的最大轴向负载需小于容许轴向负载。可用下式计算也可以通过容许轴向负载线图确认。容许轴向负载（P）式中P：容许轴向负载（N）：负载作用点间距（mm）E：杨氏模量（）I：丝杠轴螺纹内径截面的最小惯性矩（mm4）d:丝杠轴螺纹内径（mm）n、m：由滚珠丝杠的支撑方式决定的系数支撑方式nm铰支-铰支15固定-铰支210固定-固定419.9固定-自由0.251.2α：安全系数=0.5必须根据所要求的安全状况进一步提高安全系数容许转速滚珠丝杠的转速取决于必要的进给速度和滚珠丝杠的螺距，且需小于容许转速。需从转轴的危险速度和螺母内部循环滚珠的极限转速DmN值这两个方面对容许转速进行探讨。危险速度滚珠丝杠的容许转速小于与丝杠轴固有振动一致的危险速度的80%。可以通过下式计算或容许转速线图简单确认容许转速（min-1）式中：支撑间距（mm）fa：安全系数=0.8E：杨氏模量I：丝杠轴螺纹内径截面的最小惯性矩（mm4）d:丝杠轴螺纹内径（mm）：比重（）A：丝杠轴螺纹内径截面积（mm2）g、λ：由滚珠丝杠的支撑方式决定的系数支撑方式gλ铰支-铰支9.7π固定-铰支15.13.927固定-固定21.94.73固定-自由3.41.875DmN值螺帽内部的钢珠公转速度变大时，产生的冲击力会损伤循环部。该极限值即为DmN值。式中Dm：丝杠轴外径（mm）+A值N：最高转速（min1）滚珠直径A值1.58750.32.38120.63.1750.84.76251.06.351.8寿命指滚珠滚动面或任一滚珠因交变应力而产生疲劳，直至开始产生剥落现象时的总旋转次数、时间、距离。滚珠丝杠的寿命可以通过基本动额定负载进行计算，计算公式如下：寿命时间（Lh）式中:寿命时间（小时）C：基本动额定负载（N）:轴向平均负载（N）：平均转速（min-1）：运行系数无冲击的静态运行1.0~1.2正常运行1.2~1.5伴随有冲击的运动1.5~2.0基本动额定负载：C指一组相同的滚珠丝杠运转时，其中90%未发生剥落，旋转寿命达到100万次时的轴向负载。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。一般以下面所示使用寿命为标准时间。机床：20000小时工业机械：10000小时自动控制设备：15000小时计量装置：15000小时满足所设寿命时间的滚珠丝杠的基本动额定负债可以通过下式进行计算轴向负载丝杠轴承受的轴向负载因加速时、匀速时等各种运行模式而异，可以通过下式计算匀速时加速时减速时注：垂直安装时，请除以μ进行计算μ：直线运动导承摩擦系数（直线导承时为0.02）W：移动物体重量Ng：重力加速度9.8m/s2α：加速度加速度（α）=（Vmax/t）×10-3Vmax：快速进给速度mm/st：加减速时间s轴向平均负载和平均转速的计算式轴向平均负载和平均转速可以根据个运行模式的运行时间比例进行计算。按下表所示的运行模式下，可以按公式计算轴向平均负载和平均转速。运行模式轴向负载转速时间比例AP1NN1min-1t1%BP2NN2min-1t2%CP3NN3min-1t3%t1+t2+t3=100%轴向平均负载平均转速丝杠轴的安装温度与寿命经常在100℃以上使用滚珠丝杠时或即使是短时间但在极高温环境下使用时，材料的组织会发生变化，基本动额定负载将会随着温度的上升而减小。但低于100℃的运行温度不受影响。100℃以上使用时的基本动额定负载C″、基本静额定负载Co″可用下式表示，其中温度系数分别为ft、ft′。温度℃100以下125150175200225250350ft10.950.900.850.750.650.600.50ft’10.930.850.780.650.520.460.35通常请在-20℃～80℃范围内使用。高温情况下，必须更换成耐热型润滑脂，并对构成零件的耐热温度等进行确认。刚性为提高紧密机械、装置的定位精度、控制时的响应性等性能，必须考虑进给丝杠系统各零件的刚性。进给丝杠系统的刚性（k）可用下式表示：P：施加于进给丝杠系统上的轴向负载（daN）δ:进给丝杠系统的轴向弹性位移（μm）进给丝杠系统的刚性与各构成零件的刚性之间还有如下的关系：：丝杠轴的拉伸、压缩刚性：螺帽的刚性：支撑轴承的刚性：螺帽安装部及轴承安装部得刚性丝杠轴的拉伸、压缩刚性：P：轴向负载（N）：丝杠轴的伸长或缩短量（μ