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垂直丝杆安装轴承选型

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发表于 2021-8-6 18:15:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
目前在做一个丝杆升级设备,载荷15公斤。行程100mm。加速度1g。电机安装在上端。
工况有一下几种情况
1,高频低幅上下运动,频率大概5次/秒,行程0.2mm左右。
2,加速上升避让障碍物
3,加速下降至指定位置

现在有个问题一直比较纠结,市面上丝杆的使用情况为:上端用一组角接触球轴承,下面是一个深沟球轴承。
我分析,当负载加速上升时,负载是给丝杆螺母一个向下的力,负载通过丝杆螺母传递给丝杆,然后丝杆传递给锁紧螺母,最后传递给轴承。从动态性能方面看,系统的刚性短板是锁紧螺母了。当负载停止时,负载的惯性给丝杆螺母一个向上的力,这时候是丝杆的轴肩传递给轴承,这是系统刚性都可以保证。
我的方案是,上下用一组面对面的角接触球轴承,或者下面用两个同向的角接触球轴承。所有的力都是通过丝杆的轴肩传递给轴承,这样刚性应该更好。
不知道论坛里的朋友都是怎么选的,望不吝赐教。

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 楼主| 发表于 2021-8-6 18:17:21 | 显示全部楼层
图片示意
升降丝杆轴承分析.PNG
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发表于 2021-8-6 18:47:40 | 显示全部楼层
可以用两侧固定的方式 ,另外想问一下每秒5次的上下运动能否实现?
丝杆固定方式.jpg

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我也是倾向两侧固定,就是想看看大家的意见。这个高频的幅度很小,就是保证激光切割头与板材之间的间隙一直。板材的厚度会有微小的差别。幅度大概就是0.1-0.2左右。  发表于 2021-8-6 22:50
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发表于 2021-8-6 21:01:16 | 显示全部楼层
滚珠丝杆安装方式 就是那么几种

一般是根据 安装方式 速度 精度 刚性综合选择的

垂直使用 肯定要考虑到 自重垂线同轴 建议电机在上方 一端固定 一端支撑

也可以在淘宝上面 专用的轴承座(含轴承)那种

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确实啊,我正在思考丝杆的安装结构。原来都是铝铸件,加点扭矩就变形了。钢板焊接重量又大了。感觉很难找到最优解。  发表于 2021-8-7 22:57
两端固定方式是刚性最好的。对安装 加工 要求都很高  发表于 2021-8-7 15:12
我觉得如果要保证动态性能,就是提高丝杆的刚性,那么两端固定并加载预紧力最好。目前问题就是选轴承的组合形式  发表于 2021-8-6 22:47
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发表于 2021-8-7 08:59:08 | 显示全部楼层
每秒5次启停,伺服电机是满足不了你的要求的。

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有道理就说出来嘛,设备动起来才有饭吃啊。祝我好运有啥子用呦。  发表于 2021-8-7 11:29
什么也不说了,祝你好运吧。  发表于 2021-8-7 10:14
这个1秒5次,简单点就按0.2秒一个周期。加减速各0.1秒嘛。负载15公斤,丝杆导程20mm,折算到电机处惯量0.005,电机自身惯量0.0029,惯量比1.7。转速5000,功率0.75。行程0.2mm相当与3.6°,这个有什么难的?  发表于 2021-8-7 10:00
唉,还问为啥!你自己不会选型吗?你行程只有0.2mm,还每秒5次启停,你自己选型不要计算吗,计算完有符合你要求的型号吗?  发表于 2021-8-7 09:30
为啥呀,你意思伺服电机根本来不及反应?  发表于 2021-8-7 09:02
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发表于 2021-8-7 13:38:12 | 显示全部楼层
你的结构好像轴承间隙不好排除吧

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面对面应该是轴承游隙更小。还好丝杆发热不明显。你提到的不好排除是指的游隙?  发表于 2021-8-7 22:46
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发表于 2021-8-7 14:43:46 | 显示全部楼层
换直线电机咯

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说真的,原来确实是直线电机+光栅尺。当然换成丝杆也是为了性价比更高嘛  发表于 2021-8-7 22:43
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发表于 2021-8-7 22:37:25 | 显示全部楼层
有轴向力的话,下端用球轴承给基座传力有问题,下端球轴承容易坏。下端用推力轴承比较好一些。

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公司找几个人好好评估下,一次完成。  发表于 2021-8-8 08:31
推力轴承是个思路,我评估下再来回复。  发表于 2021-8-7 22:55
原设计的轴向力是由上端的轴承组承担,球轴承处于浮动状态。可以吸收微量的丝杆发热变形。这种设计在折弯机挡料中很常见,其对动态性能没有要求,包括下端自由的都只是没有时间限制。  发表于 2021-8-7 22:53
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 楼主| 发表于 2021-8-8 15:43:06 | 显示全部楼层
感谢大家分享经验,也包括手机公众号的朋友。
其实问题的答案早就写在机械手册里,只是一直未能理解。与其摇摆不定,不如静下心来计算下结果,用数据来帮助自己看清问题。
计算结果表明:丝杆两端固定比一端固定一端浮动的刚性提高了117%。但是,在最大320N的加速负载下,传统方案的变形也就3.5um,也就是说,这两种方案其实都可以,因为变形量太小,完全不会影响设备精度。那么剩下来的就是看哪一种更容易加工和装配。[img][/img]
丝杆变形计算1.PNG

丝杆选型计算1

丝杆选型计算1

机械手册计算模板

机械手册计算模板
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发表于 2021-8-8 21:23:26 | 显示全部楼层
学习了
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