滚珠丝杠副疲劳寿命试验台设计(5)
时间:2017-02-26 17:42 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2.2 丝杠寿命计算方式 滚珠丝杠的疲劳寿命与滚动滑块相同，都可以根据基本额定动负载（ ）推算出来。通过查阅有关丝杠寿命计算公式资料，得出以下疲劳寿命计算方法。 2.2.1 基本额定动负载 基本额定动负载是指使一组相同滚珠丝杠在相同条件下旋转时，其中90%能在达到100万转（106rev）之前不会因滚动疲劳而引起剥离的轴向负载。通过批量试验可以测试出丝杆的基本额定负载。 2.2.2 疲劳寿命的计算 滚珠丝杠副的疲劳寿命一般用丝杠总转数表示，有时也会用总旋转时间或总走行距离来表示。疲劳寿命可以用以下公式进行计算。 式中： ：额定疲劳寿命（rev）； ：寿命时间（h）； ：走行距离寿命（km）； ：基本额定动负载（N）； ：轴向负载（N）； ：转数（min-1）； ：导程（mm）； ：负载系数(基于运转条件的系数)。 经查相应表，运转条件下的负载系数 如表2.1所示，根据试验台运行时的条件选择合适的负载系数。 表2.1 负载系数 没有冲击的平滑运转时 1.0~1.2 普通运转时 1.2~1.5 有振动动冲击的运转时 1.5~3.0 如果计算时，设定的疲劳寿命太长，就会使滚珠丝杠直径变大，导致整个结构变大，这显然是不经济的，在实际生产情况下，厂家对各器件定了相应的合适的疲劳寿命目标值。经查阅相应表，得到如表2.2所示的滚珠丝杠疲劳寿命的一般标准值，根据试验台零部件的作用，取相应的目标值进行计算。 表2.2 疲劳寿命的一般目标值 机床 20000小时 产业机械 10000小时 自动控制装置 15000小时 测试仪器 15000小时 2.2.3 平均负载的求取 当所测丝杠的所受的轴向负载出现各种变化时，对于在变动负载条件下工作的丝杠的疲劳寿命，可以通过与之疲劳寿命相同的对应的平均负载来计算。其平均负载计算方式如下： a） 负载和转数被分为复数个阶段时，如表2.3各阶段运转条件、图2.1所示分阶段变动载荷，可用以下公式计算运转条件下的平均负载 和平均转数 。 …（2-4） …（2-5） 表2.3 各阶段的运转条件 轴向负载 （N） 转速 （min-1） 使用时间或使用时间比例 图2.1分阶段的变动负载 b） 转数一定，而负载的变化几乎成直线时，如图2.2简单的变动负载，此时平均负载Fm可由以下公式估算。 图2.2 简单的变动负载 c） 转数一定，负载呈正弦曲线变化时，如图2.3按正弦曲线变动的负载，变化情况分为两种情况，平均负载Fm可由以下公式估算。 （1）时Fm≈0.65Fmax …（2-7） （2）时Fm≈0.75Fmax …（2-8）（2） 图2.3 按正弦曲线变动的负载 2.2.4 安装误差的影响 滚珠丝杠副的安装误差会导致额外的负载，对滚珠丝杠所施加的偏负载（扭矩负载以及径向负载），不仅会影响其工作性能，对疲劳寿命也会产生不良影响，所以对安装误差对丝杠寿命的影响进行分析计算，有助于试验台的设计。 图2.4所示的是对滚珠丝杠副施加扭矩负载时，其疲劳寿命的计算的示例。此图是将安装误差的支撑刚度（丝杠轴、支撑轴承、导轨等）设为无限大时得出的数值。而实际上，由于各部位的变形得到吸收，因此丝杠轴和螺母间产生的扭矩负载将会有所缓解。 (责任编辑：qin) |