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機電一體化-臥式車床ca6140數控化改造設計(編輯修改稿)

2025-01-11 01:00 本頁面
 

【文章內容簡介】 2 1 ??? ZZaZPe nt b??,嚙合齒數 6大,滿足要求。此處 ent 取整。 ( 10)計算基準額定功率 0P 10 00 )( 20 vmvTP a ?? 式中 aT —— 帶寬為 0ab 的許用工作拉力,由表 321 查得 aT =; m—— 帶寬為 0ab 的單位長度的質量,由表 321查得 m=; 12 v—— 同步帶的帶速,由上述( 5)可知 v= m/s。 算得 0P = 。 ( 11)確定實際所需同步帶寬度 sb sb ≥ 00 )( PKPbzds 式中 0sb — 選定型號的基準寬度,由表 321 查得 0sb = ; zK — 小帶輪嚙合齒數系數, 由表 322查得 zK =1。 由上式算得 sb ≥ mm,再根據表 311選定最接近的帶寬 sb = mm ( 12)帶的工作能力驗算 根據式( 322),計算同步帶額定功率 P的精確值: 320 10)( ??? vmvbbTKKPssawz 式中, wK 為齒寬系數 :: 1)/( ?? ssw bbK 經計算得 P = kW,而 dP = kW,滿足 P≥ dP 因此,帶的工作能力合格。 步進電動機的計算與選型(縱向) ( 1)計算加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量 eqJ 已知:滾珠絲杠的公稱直徑 0d =40 mm,總長(帶接桿 )l=1560 mm,導程 hP = 6 mm,材料密度23 / cmkg???? 。縱向移動部件總重量 G = 1300 N;同步帶減速箱大帶輪寬度 28 mm,節(jié)徑 mm,孔徑 30 mm,輪轂外徑 42 mm,寬度 14 mm;小帶輪寬度 28 mm,節(jié)徑 mm,孔徑 19mm,輪轂外徑 29 mm,寬度 12 mm;傳動比i =。 參照表 41,可以算得各個零部件的轉動慣量如下(具體計算過程從略):滾 珠 絲 杠 的 轉 動 慣 量 sJ = ; 拖 板 折 算 到 絲 杠 上 的 轉 動 慣 量wJ = 2cmkg? ;小帶輪的轉動慣量 1zJ = 2cmkg? 。大帶輪的轉動慣量2zJ = 2cmkg? 。在設計減速箱時,初選的 Z 向步進電動機型號為 130BYG5501,從表 45 查得該型號電動機轉子的轉動慣量 233 cmkgJm ?? 。 13 則加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量為: 2221 )( cmkgiJJJJJJ swzzmeq ??????? ( 2)計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩 eqT 分快速空載起動和承受最大工作負載兩種情況進行計算。 1)快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩 eqT eqT 包括三部分:快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩 maxaT ,移動部件運動時折算到電 動機轉軸上的摩擦轉矩 fT ,滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩 0T 。因為滾珠絲杠副傳動效率很高,根據( 412)式可知, 0T 相對于 maxaT和 fT 很小,可以忽略不計。則有: faeq TTT ?? max1 ( 41) 根據式( 49),考慮 Z 向傳動鏈的總效率η,計算快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩: ?? 1602m ax ?? a meqa t nJT ( 42) 式中 mn —— 對應 Z 向空載最快移動速度的步進電動機最高轉速,單位為r/min; at —— 步進電動機由靜止到加速至 mn 轉速所需的時間, 單位為 s。 其中: ???360maxvnm ? ( 43) 式中 maxv —— Z向空載最快移動速度,任務書指定為 6000 mm/min; α —— Z 向步進電動機步距角,為 ; δ —— Z 向脈沖當量,本例δ = mm/脈沖。 將以上各值代入式( 63),算得 mn =1200 r/min。 設步進電動機由靜止到加速至 mn 轉速所需時間 at = s, Z向傳動鏈總效率η = 。則由式( 62)求得: 14 )( 4m a x mNT a ???? ???? ?? 由式( 410)可知,移動部件運動時,折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩為: i PGFT hcf ??? 2 )( ?? ( 44) 式中 ? —— 導軌的摩擦系數,滑動導軌取 ; cF —— 垂直方向的工作負載,空載時取 0; η —— Z 向傳動鏈總效率,取 。 則由式( 64),得: )( )13000( mNTf ???? ???? ? 最后由式( 61),求得快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩為: a x1 ??? faeq TTT N178。 m ( 45) 2)最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩 2eqT , 2eqT 包括三部分:折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩 tT ,移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩 fT ,滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩 0T 。 0T 相對于 tT 和 fT 很小,可以忽略不計。則有: fteq TTT ??2 ( 46 ) 其中,折算到電 動機轉軸上的最大工作負載轉矩 tT 。本例中在對滾珠絲杠進行計算的時候,已知進給方向的最大工作載荷 fT = N,則有: mNjPFT htt ???? ??? ??? 再計算承受最大工作負載( cF =)情況下,移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩: )13 73( )( ??? ?????? ???? i PGFT hcf ( N 178。 m ) 15 最后由式( 66),求得最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩 2eqT = tT + fT = N178。 m ( 47) 經過上述計算后,得到加在步進電動機轉軸上的最大等效負載轉矩 eqT =max{ 1eqT , 2eqT }= N178。 m ( 3)步進電動機最大靜轉矩的選定 考慮到步進電動機采用的是開環(huán)控制 ,當電網電壓降低時,其輸出轉矩會下降,可能造成丟步,甚至堵轉。因此,根據 eqT來選擇步進電動機的最大靜轉矩時,需要考慮安全系數。本例中取安全系數 K = 4,則步進電動機的最大靜轉矩應滿足: mNmNTT eqj ?????? a x ( 48) 對于前面預選的 130BYG5501 型步進電動機,由表 45可知,其最大靜轉矩 maxjT = 20 N178。 m,可見完全滿足( 68)式的要求。 ( 4)步進電動機的性能校核 1)最快工進速度時電動機輸出轉矩校核 任務書給定 Z 向最快工進速度 fvmax =800mm/min,脈沖當量δ = mm/脈沖,求出電動機對應的運行頻率 ffmax = 800/( 60179。 )≈ 1333(Hz)。從 130BYG5501 的運行矩頻特性圖 64可以看出,在此頻率下,電動機的輸出轉矩 fTmax ≈ 17 N178。 m,遠遠大于最大工作負載轉矩 2eqT = N178。 m,滿足要求。 2)最快空載移動時電動機輸出轉矩校核 任務書給定 Z向最快空載移動速度 maxv =6000mm/min,求出電動機對應的運行頻率 maxf =6000/( 60179。 )Hz=10000(Hz)。從圖 64查得,在此頻率下,電動機的輸出轉矩 maxT = N178。 m,大于快速空載起動時的負載轉矩 1eqT = 178。 m,滿足要求。 3)最快空載移動時電動 機運行頻率校核 最快空載移動速度 maxv = 6000 mm/min 對應的電動機運行頻率 maxf = 10000 Hz。查表 45 可知 130BYG5501 的極限運行頻率為 20210 Hz,可見沒有超出上限。 4 )
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