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3210丝杆_3210丝杠_3210滚珠丝杆_3210滚珠丝杠_3210丝杆螺母

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下面我们举个简单的案例:应用要求在3.5s内轴向提升15lbs的负载移动12in。根据运动模型考虑阻力以及安全系数,选取丝杆副最大线性速度4in/s时推力25lbs,丝杆的两端支撑方案建议采用简支梁(表1),由于螺母本体长度,要求行程以及预留余量,支撑的间距采用16英寸。鉴于是垂直轴向负载,螺母单向受力,螺母选取标准自由式的螺母(与消隙螺母相对)。根据制造商网站上的负载和丝杆直径推荐表,初步选定0.25in直径的丝杆;由现有电机的扭矩曲线可知扭矩60 oz*in, 转速最高可达650RPM. 根据上篇的理论计算公式初步选择直径0.25in,导程0.1in的丝杆,但通过公式5和6计算得知该螺杆对于电机和需要达到的速度来说导程太小了。与制造商确认,并根据公式7 计算得出0.5in导程的丝杆达到所需直线速度时电机转速480PRM,小于650RPM。
 
  由丝杆和螺母的材料(303不锈钢和聚缩醛为基材的工程塑料)得出直径0.25in,导程0.5in的丝杠效率是73.1%,将所需推力代入公式1,得出所需驱动扭矩是43.5oz.in,见等式8。小于电机扭矩60oz.in,且小有余量。
 
  现在适配现有电机并满足推力和速度要求的丝杆已经选定,接下来是支撑结构和材料的校核。根据制造商的规格书,可知所选丝杆底径是0.169in,代入公式3,得出临界速度是3103RPM,计算过程见公式9,考虑安装、制造公差和安全系数,通常取计算值的75%,见公式10。该应用中最大运行速度480RPM远小于丝杆的临界速度。所选螺母材料是聚缩醛基材的工程塑料,额定PV值是12000psi fpm,通过公式4计算得出所选整体系统的PV值是8230psi fpm, 见计算公式11
 
  以下分别为公式5,6,7,8,9,10,11
 
  综上可见,直径0.25in,导程0.5in的丝杆与现有电机组合可以满足应用要求。该设计中还有一个重要的信息是丝杆效率过高而导致丝杆自身不自锁,当电机断电时,负载会从丝杆上滑落,因而如需自锁,需要配备刹车
 
  滑动丝杆驱动轴的设计中还有其他因素需要考虑,但上文的讨论涵盖了基本要素并且演示了简单丝杆副的设计选型方法。在设计中懂得如何正确使用滑动丝杆将有效的避免设计陷阱,提高成功率。使用正确时,滑动丝杆副是许多设计方案中的强有力工具,他不但能解决旋转运动转化为直线运动的问题,还能在高精度应用场合中提高效率和控制精度!

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