梯形丝杠的设计计算pdf

  梯形丝杠 综合产品目录 A 产品技术说明 B 产品尺寸规格(别册) 特长 A-842 尺寸图、尺寸表 B-787 梯形丝杠的特长 A-842 DCMA、DCMB型 B-788 结构与特长 A-842 专用滚轧轴的特长 A-843 高强度锌合金 A-843 选择的要点 A-845 梯形丝杠的选择 A-845 效率、推力与扭矩 A-849 精度规格 A-849 设计的要点 A-850 配合 A-850 安装的方法与维护 A-851 安装 A-851 润滑 A-852 ※ 请参见别册 B 产品尺寸规格 A-841 特长 梯形丝杠 梯形丝杠的特长 结构与特长 梯形丝杠DCMA型和DCMB型具有不易通过机械加工得到的45°导程角。每种型号均能很容易地将直线运动 转换为旋转运动,反之亦然,转换效率为70%。由于导程比较大,它们对于在低速转动时提供较快的进给 速度是较佳的选择。与这种梯形丝杠组合使用的多头丝杠轴是采用冷滚轧加工成型的。其齿面加工硬 化后硬度超过250HV,并经过镜面抛光。因此,这些轴具备极高的耐磨损性,在与梯形丝杠组合使用时可 实现极为平稳的运动。而对于梯形丝杠DCMA40型、DCMB40型或更新型号,是设计用于与切削丝杠轴配合 使用的。 微型梯形丝杠是用含油塑料制造的 , 具备比较好的耐磨损性 , 尤其在无润滑工作条件下具备优秀能力的润滑 性。并且,由于其优良性能能够长时间维持,因此能有较长的免维护使用周期。 A-842 特长 梯形丝杠的特长 专用滚轧轴的特长 对于梯型丝杠，提供有标准长度的专用滚轧轴。 【提高耐磨损性】 轴齿由冷轧加工成型,齿面加工硬化后硬度超过250HV,然后实施镜面抛光。因此,轴具有高度耐磨损性, 当与梯型丝杠配合使用时,能够得到极其平滑的运动效果。 【改善机械性能】 在滚轧轴齿面的内部结构中,沿着齿面轮廓出现纤维流线,从而使得齿根周围的结构变得很紧密,因此 能增加疲劳强度。 【轴端支撑座的额外加工】 由于每一根轴都是滚轧成形的 , 因此轴端的支撑座轴承部等的额外加工可以很容易地通过车削或铣削 来完成。 高强度锌合金 梯型丝杠中使用的高强度锌合金是一种具有高度耐焦化性、耐磨损性以及耐负荷性的材料,其成分、机 械性能、物理性质和耐磨损性如下表所示。 【成分】 表1 高强度锌合金的成分 单位∶% 项目 内容 梯 Al 3～4 Cu 3～4 形 丝 Mg 0.03～0.06 杠 Be 0.02～0.06 Ti 0.04～0.12 Zn 剩余部分 A-843 【机械性能】 项目 内容 抗拉强度 275～314N/mm2 抗拉耐力(0.2%) 216～245N/mm2 抗住压力的强度 539～686N/mm2 压缩耐力(0.2%) 294～343N/mm2 2 7 疲劳强度 132N/mm 10 （申克挠曲试验） 却贝冲击值 0.098～0.49N·m/mm2 伸长 1～5％ 硬度 120～145HV 【物理性质】 项目 内容 比重 6.8 比热 460J/(kg·K) 熔点 390 热膨张系数 2410-6 【耐磨损性】 〈试验条件∶阿姆斯勒磨损试验机〉 项目 内容 g 测试零件转速 185min-1 负荷 392N 润滑剂 电动机润滑油 图1 高强度锌合金的耐磨损性 A-844 选择的要点 梯形丝杠 梯形丝杠的选择 00 【动态容许扭矩T和动态容许推力F】 2 动态容许扭矩(T)和动态容许推力(F)表示为轴承齿面上接触面压为9.8N/mm 时的扭矩和推力。这些数 值被用来作为梯型丝杠强度的基准。 【pV值】 使用滑动轴承时,用接触面压(p)与滑动速度(V) 的乘积,即pV值作为判断能否使用某种型号的基 准。使用图1中所示的相应pV值作为选择梯型丝杠 的基准。pV值还随润滑条件的不同而变化。 图1 pV值 fS ∶安全系数 梯 表1 安全系数(fS) 形 丝 在计算梯型丝杠上承受的负荷时 , 有必要获得随 负荷的种类 fS 的下限 物体重量和运动速度而变化的惯性力产生效果的 杠 准确资料。一般来说,对于往复运动或旋转运动的 对于不常使用的静态负荷 1～2 装置,要准确获得所有的系数是不容易的,例如经 对于普通的单方向负荷 2～3 常重复发生的起动停止时的冲击等。因此,如果不 对于振动／冲击伴随而来的负荷 4或更多 能获得实际负荷资料,则有必要在选择轴承时,考 虑表1中显示的根据经验得到的安全系数(fS)。 A-845 fT ∶温度系数 如果梯型丝杠的温度超过了常温范围 , 梯型丝杠 的耐焦化性和材料的强度将会下降。因此,有必要 将动态容许扭矩(T)和动态容许推力(F)乘以图2 中显示的相应温度系数。 注)对于微型梯型丝杠,请在60以下环境中使用。 因此,当选择梯型丝杠时,在强度方面需要满足以 下等式∶ 动态容许扭矩(T) 图2 温度系数 fT •T fS PT 静态容许推力(F) fT •F fS PF fS ∶安全系数 （参照A-845上的表1） fT ∶温度系数 （参照图2） T ∶动态容许扭矩 (N·m) PT ∶承受的扭矩 (N·m) F ∶动态容许推力 (N) PF ∶轴向负荷 (N) 表面硬度与耐磨损性 轴的硬度对梯型丝杠的耐磨损性影响极大,如果硬 度等于或小于250HV,磨损量就会如图3所示增大。 另外，表面粗糙度最好为0.80a或更低。 通过滚轧的加工硬化,滚轧轴的表面硬度能够达到 250HV以上,而表面粗糙度为0.20a或更低。因此,滚 轧轴能够得到很高的耐磨损性。 图3 表面硬度与耐磨损性 A-846 选择的要点 梯形丝杠的选择 【计算接触面压p】 p值可按如下计算∶ 承受轴向负荷时∶ PF p = 9.8 F 2 p ∶轴向负荷(PF N)情况下齿面的接触面压 (N/mm ) F ∶动态容许推力 (N) PF ∶轴向负荷 (N) 承受扭矩时∶ PT p = 9.8 T 2 p ∶在施加负荷扭矩（PT N·m）情况下齿面的接触面压（N/mm） T ∶动态容许扭矩 (N·m) PT ∶承受的扭矩 (N·m) 【计算齿面滑动速度V】 V值可按如下计算∶ 2 • π •Do •n V = 103 V ∶滑动速度 (m/min) Do ∶有效直径(参照尺寸表) (mm) 梯 n ∶每分钟转数 (min-1) 形 丝 杠 R ∶导程 (mm) A-847 [计算例] 假设使用梯形丝杠DCMB型,在承受伴随振动的轴向负荷PF ＝1760N的同时,以进给速度S＝10m/min运动的情况下,选 择梯型丝杠。 对pV值加以探讨。 首先，试探性地选择DCMB25T型（动态容许推力F＝12700N）。 计算接触面压(p)。 求出滑动速度(V)。以进给速度S＝10m/min运动时,所需的丝杠轴每分钟转数(n)按下式计算∶ •π •• π 从pV值图（参照 A-845上的 图1）中能判断,在p值为1.36N/mm2 的情况下,如果滑动速度(V)为16m/min或更低,则 不会有异常的磨损。 其次,求出相对于动态容许推力(F)的安全系数(fS)。 使用条件为∶ 温度系数fT ＝1, 外加负荷PF ＝1760N,安全系数则如下计算。 • 按照负荷种类,fS在4或更大值时能满足强度的要求,因此选择DCMB25T型。 A-848 选择的要点 效率、推力与扭矩 效率、推力与扭矩 梯形丝杠的效率(η)与摩擦系数(μ)的关系如表2所示。 表2 摩擦系数与效率 摩擦系数(μ) 0.1 0.15 0.2 效率(η) 0.82 0.74 0.67 当施加扭矩时,所发生的推力可用下式计算。 Fa =2 •π •η •T/R 10–3 Fa ∶产生的推力 (N) T ∶扭矩(输入) (N·m) R ∶导程 (mm) 当施加推力时,所发生的扭矩可用下式计算。 –3 T =η •Fa •R 10 /2π T ∶产生的扭矩 (N·m) Fa ∶推力(输入) (N) R ∶导程 (mm) [计算例1] 假设使用梯型丝杠DCMB20T型,当扭矩T＝19.6N·m时,计算产生的推力。 如果μ为0.2,则效率η为0.67（参照表2）,发生的推力(Fa)如下计算。 π •π •η • 梯 形 丝 [计算例2] 杠 假设使用梯形丝杠DCMB20T型,当推力Fa＝980N时,计算产生的扭矩。 如果μ为0.2,则效率η为0.67（参照表2）,发生的扭矩(T)如下计算。 η •• • π π 精度规格 表3 用于DCMA、DCMB型的多头滚轧丝杠轴的精度 单位∶mm 轴标记 滚轧轴 精度 T注） 单一节距误差（最大） ±0.025 累积节距误差（最大） ±0.2/300 注)标记T表示丝杠轴的加工方法。 A-849 设计的要点 梯形丝杠 配合 建议梯形丝杠圆周和支撑座之间的配合采用间隙配合或过渡配合。 支撑座内径公差∶H8或J8 A-850 安装的方法与维护 梯形丝杠 安装 0 【有关支撑座嘴的倒角】 表1 支撑座嘴的倒角尺寸 为增加梯型丝杠法兰根部的强度 , 需要将角落 单位∶mm 处加工为R形。因此有必要对支撑座嘴的内角进行 公称型号 嘴的倒角 C 倒角。 DCMA DCMB （最小） 8 1.2 12 1.5 15 17 2 20 25 2.5 30 35 40 3 45 图1 50 【推荐安装方向】 梯 形 当在竖直方向上使用丝杠轴输送重物时,应如图2 所示安装丝杠才是安全的 , 应在安装孔上提供支 丝 撑以防止移动的物体掉落 , 即使梯型丝杠由于过 杠 载或受到冲击而破裂也没问题。 图2 推荐安装方向 A-851 润滑 请根据梯型丝杠的使用条件选择润滑方法。 【油润滑】 建议对梯型丝杠采用油润滑,特别是油池润滑或滴油润滑法更有效。油池润滑是最适当的方法,因为这 种办法能够满足苛刻的条件,例如高速、重负荷或外部热传递,并且使梯型丝杠冷却。滴油润滑适合于 中低速度和中轻负荷的情况。请根据表2中显示的条件选择润滑油。 表2 选择润滑油 使用条件 滑润油的种类 低速、高负荷、高温 高粘度滑动面用油或涡轮油 高速、低负荷、低温 低粘度滑动面用油或涡轮油 【油脂润滑】 在较少使用的低速进给情况下, 用户都能够定期用手向轴内涂抹油脂或者利用梯型丝杠上的油脂孔进行 润滑。建议使用锂皂基润滑脂2号。 【微型梯型丝杠的初期润滑】 微型梯型丝杠是用含油塑料制造的,可在无润滑下使用。进行初期润滑时使用油或油脂,但是注意含大 量耐极高压添加剂的润滑剂不适合使用。 A-852 梯形丝杠 综合产品目录 B 产品尺寸规格 A 产品技术说明(别册) 尺寸图、尺寸表 特长 A-842 DCMA、DCMB型 B-788 梯形丝杠的特长 A-842 结构与特长 A-842 专用滚轧轴的特长 A-843 高强度锌合金 A-843 选择的要点 A-845 梯形丝杠的选择 A-845 效率、推力与扭矩 A-849 精度规格 A-849 设计的要点 A-850 配合 A-850 安装的方法与维护 A-851 安装 A-851 润滑 A-852 ※ 请参见别册 A 产品技术说明 B-787 DCMA、DCMB型 梯形丝杠 外观尺寸 梯形丝杠的尺寸 丝杠轴 外径 公称型号注） 公差 长度 法兰直径 公称型号注） D H B PCD r F d h9 L D1 DCMB 8T注） 15 0 16 28 4 3.4 21 0.8 — — CT 8T DCMB 12T注） 20 -0.1 25 36 5 4.5 27 1 — — CT 12T DCMA 15T 15 22 44 6 5.4 31 1.5 4.5 1.5 CT 15T DCMB 15T 0 30 DCMA 17T -0.052 15 28 51 7 6.6 38 1.5 4.5 1.5 CT 17T DCMB 17T 35 DCMA 20T 20 32 56 7 6.6 42 1.5 6.5 2 CT 20T DCMB 20T 40 DCMA 25T 0 25 36 61 8 6.6 47 2 8.5 2 CT 25T DCMB 25T -0.062 50 DCMA 30T 28 44 76 10 9 58 2 9 2 CT 30T DCMB 30T 56 DCMA 35T 30 52 84 10 9 66 2.5 10 3 CT 35T DCMB 35T 60 DCMA 40 35 58 98 12 11 76 2.5 11.5 3 CT 40 DCMB 40 0 70 DCMA 45 -0.074 37 64 104 12 11 80 2.5 12.5 3 CT 45 DCMB 45 75 DCMA 50 40 68 109 12 11 85 2.5 14 3 CT 50 DCMB 50 80 注)标记T表示有滚轧轴被组合使用。 动态容许扭矩(T)和动态容许推力(F)表示的是丝杠的齿面接触面压为9.8N/mm2 时的数值。微型梯形丝杠DCMB8T型和DCMB12T型 使用含油塑料。（外径容许尺寸公差∶特殊）。 标记的丝杠轴需依照订单制作。 法兰的静态容许负荷(P),如右图所示,表示对负荷的法兰强度。 2 DCMA20 +1500L T B-788 φ φ φ φ φ φ φ 单位∶mm 多头丝杠轴的详情 标准轴长度 最大轴长度 动态容许 动态容许 法兰的 质量 扭矩 推力 静态容许负荷 梯型 丝杠 外径 有效直径 沟槽谷径 导程 导程角 条数 T注） F注） P注） 螺母 轴 Dk D0 Dr R α° Z N·m N N g kg/m 9 7.6 6.2 24 （45） 6 500 1000 3.24 863 1800 5 0.36 13.3 11.5 9.7 36 （45） 7 500,1000 1500 12.7 1370 2800 10 0.82 16.7 2300 60 15.8 13.7 11.6 44.4 （45） 8 500,1000 1500 13800 1.2 32.4 4610 85 20.6 2600 95 17.8 15.7 13.6 50 （45） 9 500,1000 1500 28100 1.5 48 6080 140 500,1000, 40.2 4170 135 21.2 18.7 16.2 60 （45） 9 3000 34600 2.6

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