驱动滚珠丝杠的伺服电机旋转扭矩计算-论文.pdf

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1、解决方寨慰憨￡毫T芝，工装，黛具，诌断，强潮／维谨／蕊迮驱动滚珠丝杠的伺服电机旋转扭矩计算李林涛，李海龙，王冲，吕万会，刘强(北京强度环境研究所，北京100076)摘要：针对伺服电机直接驱动滚珠丝杠带动负载的应用介绍了伺服电机旋转扭矩的计算步骤，以及相应的公式。关键词：伺服电机；滚珠丝杠；旋转扭矩中图分类号：TM383．4文献标志码：B文章编号：．1002—2333(2。14)07．0214—020引言2伺服电机驱动滚珠丝杠垂直运动时轴向负荷的计算滚珠丝杠又称滚珠螺杆，是将回转运动转化为直线图2为用滚珠丝杠直接运送负载的装置，垂直

2、IF运动的部件，滚珠丝杠南丝杠螺杆、滚珠和丝杠螺母组往返运送负载时的轴向负荷按下式计算。成。滚珠在丝杠螺杆与丝杠螺母问滚动，属于滚动摩擦，Fol=z鲁mn。(8)囚JtL~,取得比滑动摩擦高的传动效率。卜j过去的滑动丝F．2=mg+f~(9)杠相比，滚珠丝杠由于钢球做滚动运动，启动扭矩极小．Fa3-D鲁’_m0。(10)所需驱动扭矩仅为前者的i分之一；不会产生滑动摩擦，4=m手mⅡ。(I】)中出现的爬行现象，所以能进行非常精确的微量进给。基=，n-／’(12)于以F优点，目前伺服电机直接驱动滚珠丝杠带动负载Fa6=l．+mfz。(

3、13)的情况越来越多。如何选择伺服电机的参数运送的负式中：。为上升加速时的轴向载相配从而最大限度地发挥伺服电机的性能就成为系负荷，N；为上升等速时的等统选型的关键。本文主要从]-件水平运动和垂直运动两速负荷，N；为升减速时的方面介绍伺服电机的旋转扭矩的计算步骤。等速负荷，N；为下降加速时l伺服电机驱动滚珠丝杠水平运动时轴向负荷的计算的轴向负荷，N；为下降等速图1为用滚珠丝杠直接运送负载的装置，水平左右时的轴向负荷，N；为下降减往返运送负载时的轴向负荷按式(1)～式(6)计算：速时的轴向负荷，N；m为运送质量，kgi厂为导向面的阻力

4、，N；0为加速度，m／s。加速度。可通过下式求出：a=V，．／t1(14)式中：V．，为最高速度，rials；t，为加速时间，s。3伺服电机所需的旋转扭矩的计算将滚珠螺杆的旋转运动转换成丝杠螺母的直线运动l=mgmⅡ。(1)所需要的旋转扭矩可以由式(15)～式(21)求⋯。F．2-~mg+fo(2)等速时，=。++。(15)3=la．mmn。(3)式中：为等速时需要的旋转扭矩，N．mr7为『f1外部负衙F．=-tzmg_mn。(4)引起的摩擦扭矩．N·mn；T2为滚珠丝的预J剧丑矩．N·mt一；氏=，ng-(5)为其它扭矩，N·n

5、lll。b~．=-tzm厂+ln(1,。(6)加速时，Tk-Tl+T3。(16)式中：为去路加速时的轴向负荷，N；为去路等速时式中：为加速时需要的旋转扭矩，N．f1m、；T为}JI1速时的等速负荷，N；为去路减速时的等速负荷，N；为返要的扭矩，N·mill。程加速时的轴向负荷，N；为返程等速时的轴向负荷．减速时，—T3。(17)N；为返程减速时的轴向负荷，N；tit为运送质量，kg；／z式中：为减速时需要的旋转扭矩，N·nil为导而上的摩擦因数；厂为导向面的阻力．N；。为加速驱动滚珠丝杠旋转所需的旋转扭力之

6、}l，巾外部魄度，I1

7、1／s。荷(主要指接触面的摩擦阻力)所需婴的旋转扭矩，口I十}{加速度n可通过下式求出：a=V,It。(7)式中：V⋯为最高速度，m／s；t。为加速时间，s。据下式求出：214机械工程师2o14年第7期解决方案工艺／-r装／麓具／诌断，艟麓，缝僚，改遵W-aaa一种可翻转的无心磨砂轮拆卸装置罗标，陈应龙。高祖斌(贵阳险峰机床有限公司，贵州惠水550600)0引言计的依据。双支撑和宽砂轮结构的无心磨床成为一种趋势，这整个装置如图1所示，该机构可分为三个大的系统：种结构比悬臂式结构轴系刚性至少能提高3倍以上，因为这种结构避免了悬臂带来

8、的挠度增大的问题，而且转速nr以达到1500r／min，甚至更高，这样就能加_丁出精度较高的零件。棚比悬臂单支撑砂轮轴系，砂轮更换时不需要拆下整个主轴系统，拆装方便。而双支撑宽砂轮在更换时比较麻烦，一般需将整个轴系拆下，需要专业的设备，I作量较大。本文设计出一种可单人操作，只需要1辆叉车而不需要配备行车就能完成砂轮更换的机构，这对控制厂房的设计制造成本。减少人的劳动强度，提高劳动效率都有极大的好处。l技术方案从砂轮的拆卸过程来看，砂轮从机床上吊起，其自然状态是水平状态。在拆装砂轮时，主轴状态是垂直状态，砂轮更换完毕后，吊装到机床卜

9、是水平状态。拆装设备必须满足可以在水平和垂直状态相互切换，这是该装置设式中：‘，为圆形物的转动惯量f3J，kg·Ill；m为圆形物的质』I：一———一．A。0(＼1O。)，Z1r’"量，kg；D为丝杠轴外径，mm。j=l=中：为由外部负荷引起的摩擦