確定帶滾珠或絲杠驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)尺寸的第一步是確定滿足推力、速度和壓縮(屈曲)載荷應(yīng)用要求的絲杠直徑和導(dǎo)程。一旦確定了螺桿直徑和導(dǎo)程,下一步就是選擇一種電機(jī),該電機(jī)可以提供所需的扭矩和速度,同時(shí)仍能對(duì)移動(dòng)負(fù)載提供足夠的控制。確定電機(jī)尺寸和選擇電機(jī)的關(guān)鍵因素之一是負(fù)載的慣性。
螺桿慣性
為了控制負(fù)載,電機(jī)必須能夠克服外部負(fù)載和滾珠絲杠的慣性。牛頓第一定律(有時(shí)也稱為慣性定律)解釋說,除非受到外力的作用,否則物體會(huì)抵抗其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。對(duì)于線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),這意味著為了加速或減速負(fù)載,電機(jī)必須克服它試圖移動(dòng)的物體的慣性或運(yùn)動(dòng)改變阻力——在這種情況下,是外部負(fù)載加上自身的扭轉(zhuǎn)。
負(fù)載慣量(外接負(fù)載+螺桿)與電機(jī)慣量的比值也決定了電機(jī)在加速和減速過程中控制負(fù)載的能力,進(jìn)而決定了電機(jī)在不超調(diào)的情況下能夠準(zhǔn)確定位負(fù)載的能力。(或下沖)或過長的建立時(shí)間。請(qǐng)注意,在這種情況下,我們指的是質(zhì)量慣性矩,而不是平面慣性矩。質(zhì)量慣性矩描述了物體抵抗角加速度的能力,而平面慣性矩描述了物體抵抗彎曲的能力。平面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量常用于直線運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)中,以確定懸臂軸的偏轉(zhuǎn)或彎曲。
在許多尺寸絲杠中,滾珠絲杠的慣性方程包括長度、材料密度和半徑等變量,因?yàn)檫@些變量因應(yīng)用而異:
請(qǐng)注意,字母“I”通常用作慣性符號(hào),盡管一些制造商和參考文本——尤其是那些用于運(yùn)動(dòng)應(yīng)用的文本——使用“J”表示慣性矩,“I”表示平面慣性矩。
需要長行程長度和/或大螺桿直徑的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致非常高的螺桿慣性,這可能需要更大的電機(jī),并且更難以精確控制負(fù)載。旋轉(zhuǎn)螺母滾珠絲杠組件(也稱為從動(dòng)螺母)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它具有相對(duì)較低的慣性,因?yàn)榻z杠軸保持靜止并且只有螺母旋轉(zhuǎn)。