技术资料 直线作动机 电动高速丝杆 选定

必要条件

使用机械 ..... 桌面升降机、压入机等

布局.....

同时使用两台电动高速丝杆(2台电机分别驱动或者1台使用联轴器的电机驱动)

运行周期 .....参考右图的时间周期
  • 最大负荷(W) .....载重或者工件的重量 N
  • 丝杆轴速度(V) .....千斤顶的所需速度 m/min
  • 行程 .....实际使用行程 mm

安装形状 .....端面安装或者法兰安装等

安装方式 .....底座固定或者轴端U形夹具支撑等

时间周期

时间周期

选定次序

1. 计算修正载重Ws

考虑载重物的性质,参照表1的使用系数,计算修正载重Ws。

修正载重 Ws (kN) = 最大负荷 W (kN)×使用系数 Sf

表1 使用系数 Sf

负载的性质 使用例 使用系数
无冲击的平滑运转
载荷惯性 小
开闭阀门
传送带转线装置
1.0~1.3
有轻微冲击的负载
载荷惯性 中
各种移动设备
各种升降机的升降
1.3~1.5
有大冲击,震动的负载
载荷惯性 大
使用台车搬送物品、保持压延滚子不偏移 1.5~3.0

注)上述运行系数为一般参考值,请根据使用条件决定。

2. 计算1台动力千斤顶的载重W

根据1台动力千斤顶的修正载重Ws计算载重W。联动运行时,参考表2的联动系数后进行计算。

1台动力千斤顶的载重 W (kN) = 修正载重 Ws (kN) 动力千斤顶的使用台数×联动系数 fd

表2 联动系数 fd

联动台数(台) 2 3 4 5~8
联动系数 0.95 0.9 0.85 0.8

3. 电动高速丝杆型号初选

在容许推力和丝杆荷重W相匹配的型号内做初选。

在使用行程上考虑一定的盈余量来选择行程。根据安装形式和轴配置做型号选定。

注意事项

  • (1)载重量不论是静载、动载、冲击载荷均不得超过其推力容许范围,在考虑安全的前提下选择具有充分容量的型号。
  • (2)如果超行程使用,将会导致电动高速丝杆破损出现异常。电动高速丝杆虽配有防脱落装置,但其作用是在手动操作时防止丝杆的意外脱落。
  • (3)不论任何情况都不得进行人为的强行停机,人为的强行停机将会使电动高速丝杆内部严重受损。
  • (4)法兰安装时,按照安装方式需将载重方向的容许推力限制在50%以下。详细请参考,点击此处打开。

4. 预期行走距离的确认

确认是否满足预期寿命。如需延长预期行走距离,可提高丝杆编号选择行程更长的产品重新计算。

使用寿命的详细计算请参考(点击此处打开)。

5. 压曲载重的确认

压曲载重时需在压曲容许载重之内。(请参考(点击此处打开)

如超过容许值范围,需加大丝杆的尺寸重新计算。

6. 关于输入轴的悬臂容许荷载

输入轴连接皮带等驱动时,悬臂荷载需在悬臂容许荷载之内。

如超过容许值范围,可提高丝杆编号重新选择。

7. 所需输入转速的确认

千斤顶的所需输入转速可根据丝杆轴所需速度求得

N = V ×R

N:输入转速 r/min

V:丝杆轴速度 m/min

ℓ:副导程 m

R:蜗轮速比

详情请参考各产品主页内容。

输入容许转速为3000r/min。

输入转速需在容许值之内。

8. 时间负载率的确认

实际运行时间在一个工作时间周期内所占的比例。

时间负载率(%ED)需在容许值之内。

详细请参考(点击此处打开)。

×
(可用拖动来移动)

使用过程中,电动高速丝杆的周围环境温度和减速机的表面温度需在90°以下。

下表所示时间负载率(%ED)为可使减速机的表面温度维持在90℃或90℃以下的参考值。 (非保证值。)

在实际使用过程中,还需测量减速机的表面温度。

输入转速

SJ015H

环境温度 20℃
SJ015H 环境温度 20℃

[点击扩大]

环境温度 30℃
SJ015H 环境温度 30℃

[点击扩大]

环境温度 40℃
SJ015H 环境温度 40℃

[点击扩大]

SJ030H

环境温度 20℃
SJ030H 环境温度 20℃

[点击扩大]

环境温度 30℃
SJ030H 环境温度 30℃

[点击扩大]

环境温度 40℃
SJ030H 环境温度 40℃

[点击扩大]

SJ050H

环境温度 20℃
SJ050H 环境温度 20℃

[点击扩大]

环境温度 30℃
SJ050H 环境温度 30℃

[点击扩大]

环境温度 40℃
SJ050H 环境温度 40℃

[点击扩大]

%ED = 1个周期的运行时间 1个周期的运行时间 + 1个时间周期内的停止时间 ×100(%)

根据时间周期表计算时间负载率(%ED),计算方法如下所示。

%ED = t1 + t3 t1 + t2 + t3 + t4 ×100(%)

9. 所需输入力矩的确认

所需输入力矩的计算。

连接伺服电机使用时,需选择容许力矩可以满足使用要求的伺服电机。

T = W×ℓ π×R×η + To

T:所需输入扭矩 N・m

W:升降负载 N

ℓ:副导程 m

π:圆周率 3.14

R:蜗轮速比

η:电动高速丝杆的综合功率和启动功率 注)

To:无负荷空转扭矩 N・m

※螺丝导程、涡轮速比、综合效率、无负载空转扭矩等请参考各产品的主要参数页面。需注意确认螺丝导程的单位。

例) 25mm ---> 0.025m

注)务必确认启动功率里的启动时的所需输入力矩。

10. 所需输入容量的确认

P = T×N 9550

T:所需输入扭矩 N・m

P:所需输入容量 kW

N:输入转速 r/min

11. 扭动输入轴的力矩

同一轴线上可以联结的电动高速丝杆的台数,受到丝杆轴强度的限制,请参考输入轴的容许力矩。

例)电动高速丝杆的配置如下图呈直线形时,驱动源会通过输入轴传递2台丝杆的所需输入力矩。
2台的合计力矩不能超过其输入轴容许力矩。

※启动时的峰值力矩不能超过输入轴容许力矩。

扭动输入轴的力矩 30℃

丝杆A的所需力矩TA

丝杆B的所需力矩TB

驱动源的所需力矩Tt = TA + TB < 容许输入轴扭矩

输入轴容许力矩请参考各产品主页参数。

12. 决定可选项

结合使用条件选择可选项

  • ・输出选项
  • ・位置检测选项

13. 选定电动高速丝杆的型号

正式选定电动高速丝杆的型号

选定例

必要条件

使用机械 ..... 上提升降机4台联动,工厂内常温30℃,无粉尘

布局 .....电动高速丝杆2台联动,用1台带制动的伺服电机驱动,此为1组,2组同步升降。(图1)

运行周期 .....参考图2

  • ・最大负荷(W):28kN/4
  • ・丝杆轴速度(V):180mm/s(10.8m/min)
  • ・行程:540mm

安装形状 .....法兰连接,法兰位于箱子侧

安装方式 .....底座固定-轴端固定(顶端夹具使用桌形夹具)

预期寿命 .....30时间周期×2次/时间×8时间/天×250天/年×3年使用

图1 布局

布局

2组(4台)同步升降

图2 时间周期

时间周期
1个工作时间周期内的各时间
t1 3sec
t2 2sec
t3 3sec
t4 6sec
t 14sec
  • 1. 根据最大载重计算修正载重Ws为(使用系数SF=1.3)

    Ws = 28×1.3 = 36.4kN

  • 2. 电动高速丝杆1台的载重W为(联动系数fd = 0.85)

    W = 36.4 / 4 / 0.85 = 10.7kN

  • 3. 根据1台的载重初步选定型号为SJ015H的电动高速丝杆。

    使用行程为540mm,在考虑一定的盈余量后选择行程为600mm的丝杆。

  • 4. 预期行走距离根据使用频率进行试算。

    预期走行距离 = 0.54×2×30×2×8×250×10-3×3 = 388.8km

    参考丝杆轴的预期使用寿命(点击此处打开)的同时,根据预期行走距离和载重的两轴交叉点选定丝杆的编号。

    初选的SJ015H的预期行走距离和使用要求不相符,另选SJ030规格。...OK

  • 5. 因压缩受力,需用压曲计算算式(点击此处打开)计算压曲容许载重。安全系数:sf=4。

    Pcr = 20×104(30.72/775)2 = 295.8kN

    sf = 295.8/10.7 > 4 ...OK

  • 6. 制动伺服电机直接驱动,无需考虑输入轴的悬臂荷载。

  • 7. 千斤顶的所需输入转速可根据丝杆轴所需速度求得

    N = 10.8 / 0.025×6 = 2592 r/min

    请注意丝杆轴的速度和螺丝导程的单位。
    (180mm/s --->10.8m/min、25mm --->0.025m)

  • 8. 请在时间周期表内确认时间负载率。

    %ED = (3 + 3) / 14×100 = 43%ED

    容许时间负载率请参考(点击此处打开)。

    根据输入转速2592r/min,周围温度30℃,得出容许时间负载率是50%ED。

    50%ED > 43%ED ...OK

    ×
    (可用拖动来移动)

    使用过程中,电动高速丝杆的周围环境温度和减速机的表面温度需在90°以下。

    下表所示时间负载率(%ED)为可使减速机的表面温度维持在90℃或90℃以下的参考值。 (非保证值。)

    在实际使用过程中,还需测量减速机的表面温度。

    输入转速

    SJ015H

    环境温度 20℃
    SJ015H 环境温度 20℃

    [点击扩大]

    环境温度 30℃
    SJ015H 环境温度 30℃

    [点击扩大]

    环境温度 40℃
    SJ015H 环境温度 40℃

    [点击扩大]

  • 9. 计算1台电动高速丝杆的输入轴所需力矩。

    稳定状态时的输入轴所需力矩

    T = 10.7×1000×0.025 / 2 / π / 6 / 0.87 + 6 = 14.2N・m

    螺丝导程,速比,综合效率,无负荷空转力矩等请参考各产品的主要参数页面。

    计算综合效率时需使用每转一次的输入转速。需注意确认螺丝导程的单位。(25mm --->0.025m)

    启动时的输入轴所需力矩。

    T' = 10.7×1000×0.025 / 2 / π / 6 / 0.65 + 6 = 16.9N・m

    启动效率请参考各产品的主要参数页面。

  • 10. 1台伺服电机驱动2台电动高速丝杆,需计算带制动伺服电机在控制1台高速丝杆时的所需输入轴力矩。

    伺服电机的所需力矩为

    Tm = 14.2×2 = 28.4N・m

    伺服电机的所需启动力矩为

    T'm = 16.9×2 = 33.8N・m

    在选择伺服电机时,可以考虑满足额定转速3000r/min,额定力矩28.4N・m制动伺服电机,请注意确认启动力矩是否达到使用要求。

    参考)伺服电机的所需容量

    P = 28.4×3000 / 9550 ≒ 9kW

  • 11. 因2台电动高速丝杆连接在同一条线上,靠近驱动源的那台丝杆的输入轴会接收到2台电动高速丝杆的力矩。
    SJ030H的输入轴容许力矩可以满足电动高速丝杆输入轴的力矩要求。

    电动高速丝杆2台的力矩 = 16.9 + 16.9 < 65N・m ...OK

  • 12. 丝杆的可选项

    轴端形状(顶端夹具) --->桌形顶端夹具

    粉尘少 --->根据需要可使用蛇形管(特殊规格产品)。

  • 13. 综上可以选定型号为SJ030H-TCT6M的电动高速丝杆。