NSK MCM05系列Monocarrier负荷力与扭矩力计算
按照滚珠在导轨和滑块之间的接触牙型对直线导轨副进行分类,主要有歌德式(Gothic Type)牙型和圆弧式牙型。NSK MCM05系列Monocarrier,属于歌德式(Gothic Type),如下图:
歌德式也称作两列式,圆弧式也称作四列式。由于圆弧式牙型其接触角(垂直于回转轴线的直线与滚珠中心和沟槽接触点连线的夹角)在传动中易变动,产生间隙与侧向力变动,安装容易。而歌德式牙型其接触角能保持不变,刚性也比较稳定。
通常,直线导轨副等机械产品的选用必须根据使用条件、负载能力和预期寿命选用。但由于直线导轨的寿命分散性较大,为了便于选用直线导轨副,必须先清楚以下几个重要概念。
额定寿命:所谓额定寿命是指一批相同的产品,在相同的条件及额定负荷下,有90%未曾发生表面剥离现象而达到的运行距离。直线导轨副使用钢珠作为滚动体的额定寿命,在基本动额定负荷下为
基本动额定负荷(C): 所谓基本动额定负荷是指一批相同规格的直线导轨副,在负荷方向和大小均等的状态下,经过运行
基本静额定负荷(Co): 所谓基本静额定负荷是指在负荷方向和大小均等的状态下,在受到最大应力的接触面处,钢珠与滚道表面的总永久变形量恰为钢珠直径万分之一时的静负荷。
由于在机械加工方面的精度要求愈来愈高,使得对加工机械上的重要零组件直线导轨的精度等级划分也越来越细。精度等级:一般直线导轨副的精度分为普通级、高级、精密级、超精密级和超高精密级五种。主要检测指标一般有三个,一是滑块C面对滑轨A面的平行度,二是滑块D面对滑轨B面的平行度,三是行走平行度,所谓行走平行度是指将直线导轨固定在基准座平面上,使滑块沿行程行走时,导轨与滑块基准面之间的平行度误差。
介绍完上面的基本知识,下面开始计算NSK MCM05系列Monocarrier负荷力与扭矩力:
g=9.8N/KG
Linear guide:Dynamic C=7260N
Static Co=10900N
Preload=69N
Static moment MRO=226N.m
MPO=88N.m
MYO=88N.m
由以上数据得出:
基本动额定负荷=7260N=740.81KG
基本静额定负荷=10900N=1112.24KG
滚动方向力矩=226N.m
俯仰方向力矩=88N.m
盘旋方向力矩=88N.m
工作台大小:550mmX250mm
根据工作台面的大小和Y轴与X轴承受力矩的大小,取出中可承受的最小值得出,分别为X轴的俯仰力矩与Y轴的俯仰力矩。
Y轴的俯仰设计力臂为25cm,根据力矩与力的关系,可以算出在力臂最长处能承受的最大力为:
(88/0.25)N=352N=38.91KG
X轴的俯仰设计力臂为30cm,能承受的最大力为:
(88/0.3)N=293.33N=29.93KG
Z轴的俯仰设计力臂为10cm,能承受的最大力为:
(88/0.1)N=880N=89.79KG
以上是力矩的换算,如果力在整个滑块的受力在整个滑块的中心点,也就是整个机械结构的重心位置,可以得出垂直的基本动额定负荷为:740.81KG,静额定负荷为:1112.24KG