步进加药系统设计+CAD图纸(11)
3.2.1.4确定预期额定动载荷
滚珠丝杠副的预期额定动载荷在本设计中根据滚珠丝杠副的预期工作时间Lh计算。
式中 Cam—滚珠丝杠副预期额定动载荷
n—滚珠丝杠副转速，n=2 r/s
Lh—滚珠丝杠副预期工作时间，取Lh=6000小时
Fm—滚珠丝杠当量载荷，Fm=341.30N
fw—滚珠丝杠副载荷性质系数，由于滚珠丝杠运行平稳，取fw=1
fc—滚珠丝杠副可靠性系数，取fc=0.53，即可靠性96%.
fa—滚珠丝杠精度等级系数，取fa=0.9
3.2.1.5滚珠丝杠轴向变形量及其极限转速
该系统对滚珠丝杠精度要求不高，故不计算其轴向变形量，而且系统运行速度十分低，因此也不计算该滚珠丝杠的极限速度。
3.2.1.6滚珠丝杠副的选型
根据上述计算数据，查滚珠丝杠选型手册。为了确保滚珠丝杠副运动状态良好，选用HIWIN的FDI型单螺母滚珠丝杠副，其型号为1R16-2.5A2-OFSIE1-260-300-0.0035-L
3.2.1.7滚珠丝杠预紧力的计算
通过前面章节可知，系统所用滚珠丝杠副所受轴向载荷确定，因此其预紧力可计算如下：
（3-42）
式中 Fp—滚珠丝杠副预紧力
FMAX—滚珠丝杠轴向最大载荷，FMAX=406.39N
3.2.1.7滚珠丝杠螺母副转动惯量的计算
为了便于与滚珠丝杠配套使用的步进电机的选型，需计算滚珠丝杠的转动惯量。由于滚珠丝杠各轴段直径不一，在计算滚珠丝杠理论转动惯量时统一按最大轴经计算，这样不仅计算方便，而且为步进电机转动惯量的确定留有一定余量。
（1）滚珠丝杠理论质量计算
（3-43）
式中 M—滚珠丝杠副理论质量
注：取滚珠丝杠密度 =7.85×103kg/m3
（2）滚珠丝杠副转动惯量计算
（3-44）
式中 M—滚珠丝杠副理论质量
D—滚珠丝杠副最大轴经，取D=16mm。
由于系统运行速度低，则直线运动部件的转动惯量忽略不计。同样因为系统加速时间也极短，则电机的加速转矩也可忽略不计。
3.2.1.9滚珠丝杠副支撑轴承的选择
滚珠丝杠副所受轴向载荷相对较大，同时系统存在倾覆力矩，因此滚珠丝杠副支撑轴承不仅能承受轴向载荷，而且还要能承受径向载荷。通过查找相关资料，本设计中选用角接触球轴承7001AC，其接触角为25°，能承受较大的轴向载荷，其参数如下：
内径：12mm，外径：28mm，宽度：8mm，接触角：25° 四级精度
额定动载荷:额定静载荷:
3.2.1.10滚珠丝杠副支撑轴承的校核
根据如图5-1所示的轴承受力分析简图，可计算得出轴承所受径向力：（3-45）
式中 Fr—轴承所受最大径向力
L—轴承与受力点轴向距离，根据系统结构和滚珠丝杠螺母长度，取L=150mm
Fa—轴承所受最大轴向力，Fa=Fmax=406.39N
H—轴承与受力点径向距离，根据系统结构和滚珠丝杠螺母外径尺寸，在考虑余量的前提下，取H=50mm
将以上各数据带入式（5-7）可得： （3-46）
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