• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      D165機床提升三軸快移速度可行性分析

      2018-06-20 07:56:56朱瑩
      機械工程師 2018年6期
      關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)動慣量螺距滾珠

      朱瑩

      (沈陽機床股份有限公司,沈陽110142)

      0 引言

      目前隨著輕合金材料在汽車、航空航天等工業(yè)中的廣泛應(yīng)用,“高速”加工已成為制造業(yè)的必然發(fā)展趨勢?!案咚佟奔庸さ哪渴翘岣呱a(chǎn)率,降低成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量?!案咚佟逼渲兄恢傅木褪歉咚龠M給。要想提高進給速度就需要提高伺服軸快速移動速度。為了更多地占領(lǐng)市場,本文從技術(shù)角度詳細分析了D165機床提升快移速度的可行性。

      1 已知條件

      1)機床原X/Y/Z三軸快移速度為30 m/min。2)各軸滾珠絲杠選用日本NSK品牌,具體參數(shù)為:X軸滾珠絲杠直徑為φ40 mm,預(yù)緊力為5960 N,長度為1441 mm;Y軸滾珠絲杠直徑為φ32 mm,預(yù)緊力為2530 N,長度為986 mm;Z軸滾珠絲杠直徑為φ32 mm,預(yù)緊力為4220 N,長度為868 mm。三軸絲杠的螺距均為10 mm,最高轉(zhuǎn)速均為3000 r/min。3)各軸電動機參數(shù):電動機型號為西門子1FK7083-5AF71-1AH0,額定轉(zhuǎn)矩為10.5 N·m,最大轉(zhuǎn)矩為50 N·m,轉(zhuǎn)速為3000 r/min,轉(zhuǎn)動慣量為35.9×10-4kg·m2。4)X/Y軸電動機通過剛性聯(lián)軸器與絲杠直連。5)Z軸電動機通過皮帶降速傳動,傳動比為1.3。6)各傳動軸負載重量為:X軸的拖板為205 kg,Y軸的滑鞍為480 kg,Z軸的滑枕為310 kg。7)系統(tǒng)加速度為5 m/s2。8)系統(tǒng)時間常數(shù)(加減速)T=30 m/min÷5 m/s÷60=0.1 s。9)快移60 m/min時系統(tǒng)加速度為60 m÷60 s÷0.1 s=10 m/s2。10)滾珠導(dǎo)軌摩擦因數(shù)μ=0.002~0.003。11)重力加速度g=9.8 m/s2。

      2 計算過程

      2.1 從絲杠危險轉(zhuǎn)速上來分析

      滾珠絲杠危險轉(zhuǎn)速計算公式[2]如下:

      式中:nc為容許轉(zhuǎn)速(危險轉(zhuǎn)速的80%),r/min;f為根據(jù)絲杠安裝方法而定的系數(shù);dr為滾珠絲杠螺紋底槽直徑,mm;L為滾珠絲杠安裝距離,mm;X/Y/Z軸為固定-簡單支撐結(jié)構(gòu)f=15.1;X軸滾珠絲杠螺紋底槽直徑dr=35.4 mm;Y/Z軸滾珠絲杠螺紋底槽直徑dr=27.4;X軸滾珠絲杠安裝距離Lx=1147.5 mm;Y軸滾珠絲杠安裝距離Ly=724 mm;Z軸滾珠絲杠安裝距離Lz=637 mm。

      按式(1)可計算出各軸絲杠危險轉(zhuǎn)速如下:

      X軸危險轉(zhuǎn)速:

      Y軸危險轉(zhuǎn)速:

      Z軸危險轉(zhuǎn)速:

      可見當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)速3000 r/min不變時,只要把三軸絲杠螺距由10 mm改為20 mm即可實現(xiàn)60 m/min快移速度。但還要從轉(zhuǎn)動慣量及啟動力矩上進行分析。

      2.2 從轉(zhuǎn)動慣量匹配上來分析

      絲杠傳動時傳動系統(tǒng)折算到電動機軸上總轉(zhuǎn)動慣量公式如下:

      式中:J總為整個傳動系統(tǒng)折算到電動機軸上轉(zhuǎn)動慣量;J帶輪1為與電動機軸直連皮帶輪或聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量;i傳為整個傳動系統(tǒng)降速比;J絲杠為滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量;J負載為所有負載折算到滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動慣量;J帶輪2為與滾珠絲杠軸直連的皮帶輪轉(zhuǎn)動慣量。

      式(2)中滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量[1]為

      其中:D為滾珠絲杠最大直徑,mm;L總長為滾珠絲杠總長度,mm。

      按式(3)可計算出各軸絲杠轉(zhuǎn)動慣量如下:

      式(2)中所有負載折算到滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動慣量為

      其中:V為負載最大直線速度,mm/min;N為滾珠絲杠最高轉(zhuǎn)速,r/min;P為絲杠螺距,mm;π為圓周率,3.14;M為所有負載重量,kg。

      從式(4)中看出J負載與絲杠螺距平方成正比。按式(4)可計算出各軸負載折算到絲杠上轉(zhuǎn)動慣量如下:

      相應(yīng)比值:JX負載/JX絲杠=25.2/28.4≈0.9;JY負載/JY絲杠=20.0/8.0=2.5;JZ負載/JZ絲杠=7.9/7.0≈1.1。

      空心圓柱繞中心軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量公式如下:

      式中:m為空心圓柱質(zhì)量,kg;R1為空心圓柱內(nèi)徑,mm;R2為空心圓柱外徑,mm。

      按式(5)分別計算Z軸帶輪1和帶輪2轉(zhuǎn)動慣量如下:

      相應(yīng)比值:

      因X/Y軸為直連傳動,i傳=1。則J負載與J絲杠之和對于J總來說占主導(dǎo)作用。

      所以對于X軸有如下等式:

      當(dāng)絲杠螺距由10 mm改為20 mm時,JX負載要增大4倍,相應(yīng)地,

      根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量匹配公式所選電動機轉(zhuǎn)動慣量要滿足如下要求:

      對于Y軸有如下等式:

      當(dāng)絲杠螺距由10 mm改為20 mm時,JY負載要增大4倍,相應(yīng)地,

      根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量匹配公式所選電動機轉(zhuǎn)動慣量要滿足如下要求:

      式(2)中,對于Z軸為降速傳動i傳=1.3有如下等式:

      當(dāng)絲杠螺距由10 mm改為20 mm時,JZ負載要增大4倍,相應(yīng)地,

      根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量匹配公式所選電動機轉(zhuǎn)動慣量要滿足如下要求:

      2.3 從快速空載啟動時所需力矩上來分析

      快速空載啟動時所需力矩公式[1]如下:

      式中:M空載為快速空載啟動時所需力矩;Mamax為空載啟動折算到電動機軸上最大力矩;Mf為等速運行時折算到電動機軸上的摩擦力矩;M0為絲杠預(yù)緊引起的折算到電動機軸上的附加摩擦力矩。

      式(6)中空載啟動折算到電動機軸上最大力矩為

      其中:J總為整個傳動系統(tǒng)折算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量,kg·m2;nmax為電動機最高轉(zhuǎn)速,r/min;T為系統(tǒng)時間常數(shù)(加減速),s。

      根據(jù)式(7)可分別計算出各軸Mamax如下:

      X軸導(dǎo)程為20 mm時,

      Y軸導(dǎo)程為20 mm時,

      Z軸導(dǎo)程為20 mm時,MamaxZ20=4.1×7.0×10-4×3000÷9.6÷0.1=9.0 N·m。

      式(6)中等速運行時折算到電動機軸上的摩擦力矩為

      式中:F0為導(dǎo)軌摩擦力或等速度運行時軸向載荷,N;P為絲杠螺距,mm;η為傳動鏈總效率,η=0.7~0.85;i傳為整個傳動系統(tǒng)降速比。

      根據(jù)式(8)可分別計算出各軸Mf如下:

      X軸絲杠螺距為20 mm時,

      Y軸絲杠螺距為20 mm時,

      MfY20=790×9.8×0.003×20÷2÷3.14÷0.8×10-3=0.1N·m;

      Z軸絲杠螺距為20 mm時,

      MfZ20=310×9.8 m/s2×20÷2÷3.14÷0.8÷1.3×10-3=9.4 N·m。

      式(4)中絲杠預(yù)緊引起的折算到電動機軸上的附加摩擦力矩為

      其中:Famax為絲杠預(yù)緊力,N;η0為滾珠絲杠未預(yù)緊時的效率,取η0≥0.9。

      根據(jù)式(9)可分別計算出各軸M0如下:

      X軸絲杠螺距為20 mm時,

      Y軸絲杠螺距為20 mm時,

      Z軸絲杠螺距為20 mm時,

      綜上可計算出各軸M空載值如下:

      X軸絲杠螺距為20 mm時,

      Y軸絲杠螺距為20 mm時,

      Z軸絲杠螺距為20 mm時,

      一般校核電動機轉(zhuǎn)矩時采用如下公式[3]:

      其中:M電機max為電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩,N·m;M電機額定為電動機額定輸出轉(zhuǎn)矩,N·m;λ為電動機轉(zhuǎn)矩瞬間過載系數(shù),交流伺服電動機λ=1.5~2。

      由式(10)可算出各軸電動機最小額定輸出轉(zhuǎn)矩如下:

      X軸絲杠螺距為20 mm時,

      Y軸絲杠螺距為20 mm時,

      Z軸絲杠螺距為20 mm時,

      綜上所述,要想解決問題必須找到一款具備如下參數(shù)的電動機:

      X軸參數(shù):最大轉(zhuǎn)矩≥45.5 N·m,額定轉(zhuǎn)矩≥30.3 N·m,額定轉(zhuǎn)速≥3000 r/min,轉(zhuǎn)動慣量≥43.5×10-4kg·m2;

      Y軸參數(shù):最大轉(zhuǎn)矩≥29.6 N·m,額定轉(zhuǎn)矩≥19.7 N·m,額定轉(zhuǎn)速≥3000 r/min,轉(zhuǎn)動慣量≥29.3×10-4kg·m2;

      Z軸參數(shù):最大轉(zhuǎn)矩≥20.8 N·m;額定轉(zhuǎn)矩≥7.6 N·m;額定轉(zhuǎn)速≥4000 r/min;轉(zhuǎn)動慣量≥9.6×10-4kg·m2。

      查找西門子電動機樣本:1FT6084-8WF7(水冷)可同時滿足三軸要求。

      2.4 傳遞轉(zhuǎn)矩增加后重新校核X/Y軸剛性聯(lián)軸節(jié)套強度

      按許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力計算公式[4,9]如下:

      則空心軸外徑計算公式如下:

      式中:τmax為軸的最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,MPa;Tmax為軸傳遞的最大轉(zhuǎn)矩,65 N·m;Wp為空心軸圓截面抗扭截面模量,mm3。

      空心軸圓截面抗扭截面模量Wd的計算公式[5]為

      式中:[τ]為軸材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,MPa;d為空心軸的內(nèi)徑,mm;D為空心軸的外徑,mm;γ為空心軸的內(nèi)直徑d與外直徑D之比。

      圖1 X/Y軸聯(lián)軸套圖

      材料為39NiCrMo3,抗拉強度[Rm]=900 MPa,許用應(yīng)力[σ]=Rm/2.7=900/2.7=333 MPa,許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力

      由于小端處值要小于大端處,所以只校核小端處強度即可。

      所以聯(lián)軸套強度合格。

      3 結(jié)論

      綜上所述D165機床提升快移速度在理論上是可以實現(xiàn)的。雖然本文僅在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)矩上進行計算分析而得出結(jié)論。并未考慮振動、溫度等其它方面因素的影響。但此分析方法與結(jié)論對于大部分的通用機床還是有指導(dǎo)和參考價值的。

      [1]現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊編委會.現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006:1829-1840.

      [2]王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1999:242-278.

      [3]陳荷娟.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2008:117-149.

      [4]張策,陳樹昌,孟彩芳,等.機械原理與機械設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004:542-561.

      [5]單輝祖.材料力學(xué)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1982:72-93.

      [6]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2002:259-275.

      [7]梁男丁,滕穎輝.電動機與拖動[M].北京:北京大學(xué)出版社,2009:240-249.

      [8]顏嘉男.伺服電動機應(yīng)用技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2010:161-177.

      [9]丁惠力,李廣惠.軸系零部件設(shè)計實例精解[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009:5-55.

      [10]工程材料實用手冊編輯委員會.工程材料實用手冊[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001:190-203.

      猜你喜歡
      轉(zhuǎn)動慣量螺距滾珠
      變螺距螺紋數(shù)控車削技巧
      差值法巧求剛體轉(zhuǎn)動慣量
      三線擺測剛體轉(zhuǎn)動慣量誤差分析及改進
      滾珠絲杠的熱力耦合作用仿真
      常用粗牙螺紋螺距簡易計算公式及應(yīng)用
      機械工程師(2018年7期)2018-07-30 09:05:26
      雙源CT大螺距掃描在胸部篩查的應(yīng)用
      滾珠絲杠的四軸加工
      精密滾珠絲杠副伺服加載試驗臺設(shè)計
      基于扭擺振動的轉(zhuǎn)動慣量識別方法
      高速滾珠絲杠副動態(tài)接觸特性求解
      機械與電子(2014年3期)2014-02-28 02:07:57
      奉贤区| 瓦房店市| 盐城市| 无极县| 辽阳县| 仁布县| 宜兰市| 香格里拉县| 灌南县| 民县| 阿克| 平陆县| 海林市| 祁东县| 麻栗坡县| 贵州省| 会东县| 道真| 乌拉特前旗| 讷河市| 崇仁县| 通山县| 石渠县| 铜山县| 潞城市| 高陵县| 四子王旗| 渭源县| 沐川县| 阿鲁科尔沁旗| 浑源县| 德钦县| 柯坪县| 崇仁县| 汪清县| 百色市| 甘洛县| 丹寨县| 弥勒县| 常熟市| 南靖县|