滚珠丝杠在制药压片机上的选型应用濮阳电子设备混凝设备调色机矿泉水Fk

滚珠丝杠在制药压片机上的选型应用

摘要：滚珠丝杠是工业自动化传动中的关键部件，能有效提高传动效率，提升定位精度，节省操作时间。本文从应用角度出发，对滚珠丝杠的驱动结构进行了分析，对滚珠丝杠的一些关键参数进行了说明，并充分考虑客户的实际要求，对滚珠丝杠选型各要件进行了详细计算和分析，并选配了高性价比满足使用要求的滚珠丝杠。

关键词：柔性化，定位精度，直线运动，额定静负荷

1 前言

随着现代化生产的工业自动化程度提高，客户对自动化、高效率和高精度传动的要求越来越多。很多传统的传动方式已不适合当前产业的需要，滚珠丝杠这种高精度的传动产品在市场上的需求越来越大。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。

传统制药行业压片机上调整药片压模的间隙基本为手动操作，调整精度差，效率低，严重制约了制药厂的生产产能，客户更改该结构的意愿非常强烈。对于设暴走鞋计工程师而言，如何选配合适的定位精度，选配高性价比的滚珠丝杠，是一项非常重要并且势在必行的工作。

2 丝杠的基本要求

（I） 运动方向：垂直方向

（Ⅱ）负载大小F：无外加压力状况：KG

外加压力大小：1000KG

（Ⅲ）运行速度Nm：匀速运行，10rpm

（Ⅳ）丝杠导程P：5mm

（Ⅴ）精度要求E：50mm内累积偏差＜0.02mm

（Ⅵ）有效行程L：120mm

在这样1个现状下3 客户之前结构

客户之前结构主要采用手动方式进行动力传动和定位。

机构的工作原理：在蜗杆的一端装有手轮，转动手轮带动蜗杆转动，再由蜗杆带动斜齿轮，该斜齿轮在轴向上下两端被限制住，只能作旋转运动，且同螺母联为一体，通过斜齿轮和螺母的旋转运动，带动直径为M22mm的升降杆作上升或下降的直线运动。运动到要求的工艺位置后，升降杆就停止不动了，压药动作开始进行，压药运行期间，压轮的最大压力为1吨。而当压药品种需要更换时，再手动调节升降杆上升或向下做直线运动到另一工位。

从运动机理上分析，该机构设计合理，能满足使用要求。但不足之处也非常明显：

（1）靠人工来调整上升或下降距离，自动化程度很低。

（2）外协加工的升降杆与斜齿轮为非标产品，制造精度难以保证。

（3）工作效率低。因药片本体比较小，要求的厚薄精度比较高，只能通过多次的试验来进行调整。

4 改进要求

基于以上存在不足，客户期望提升设备档次，操作更加灵活快捷，达到以下要求：

（1）提升设备的柔性生产能力，快速应对不同规格的药片生产。

（2）提高调整效率，减少试验次数，提高成功率。

（3）定位精度要求≤0.02mm

5 改进后结构

针对客户的改进要求，客户对结构进行了调整：摈弃手动操作装置，改为完全自动化操作和控制的装置，同时实现更精确的定位要求。为此，客户对设备进行了结构改进。

运动机理分析：改进后通过伺服电机11带动连接间15，再通过键与螺我们1直重视对技术的沉淀和积累母3的连接，带动螺母旋转，螺母沿轴向被限位，不能作直线运动，从而带动滚珠丝杠8作直线运动。进而达到调节滚轮与压板的间隙，控制药片厚薄的目的。

以上结构的好处也非常明显：

（1）通过伺服电机带动滚珠丝杠运动，代替手动摇轮，操作简单方便，自动化程度得到提升。

（2）通过选用高精度滚珠丝杠，达到更高的传动精度。

（3）应对不同的药片，可比较快捷达到生产要求，柔性化得到加强。

结构改进的主要难点在于：

（1）装配丝杠的空间比较避碰装置狭小。

（2）不同于传统的丝杠旋转，螺母作直线运动；客户要求螺母旋转，丝杠作直线运动。

6 滚珠丝杠的选型计算

6.1 滚珠丝杠轴向负荷的确定

1、基本额定静负荷C0定义

即丝杠轴向静止的负荷，是指丝杠承受丝杠沟槽与钢珠接触点（即螺母与丝杠轴）的永久变形量和钢珠本身的永久变形量的总和达到钢珠直径的0.01%时的最大轴向力。此负荷值即为基本额定静负荷。

2、受力分析

无外力状况时，轴向负载为30KG，即30kgf

施加外力时，轴向负载为1吨，即1000kgf

考虑到设备实际工作状况，滚珠丝杠在运动状态（即调节间隙大小时）只受负载平台自身重力作用，该重量非常小，可不用考虑。施加外力时，因外力较大，需重点考虑，此时丝杠处于静止状态，因而我们参考滚珠丝杠的额定静负荷值即可。

3、螺帽形式的选定

对应施加1000kgf外力工况，参考滚珠丝杠样本，可查到对应直径25mm，导程5mm，钢珠回流圈数4，滚珠丝杠的额定静负荷值为4100kgf。如图表1中的数据所示。

上饶

C0=4100kgf Cj=1000kgf

C0＞Cj

由此，初步可选RT4系列滚珠丝杠。

6.2 滚珠丝杠受力安全系数

因滚珠丝杠仅在静态时受力，只要受力大小有一定的安全余量即可满足要求，该安全余量S推荐选3倍以上。根据以下公式进行核算：

故RT4系列滚珠丝杠满足预期使用要求。

6.3 滚珠丝杠长度的确定

客户在滚珠丝杠轴向运动的调整距离比较小，不超过120mm，同时考虑螺母自身的长度，客户丝杠长度选为183mm。

6.4 滚珠丝杠精度的确定

滚珠丝杠的精度可根据图表2中的数据来确定。

客户的有效行程在120mm以内，要求的累积导程偏差在0.02mm以内。根据以上表格，选取精度等级C4即可满足使用要求。

6.5 滚珠丝杠型号的最终确定

综上核算及精度确认，根据中达滚珠丝杠型号编码规则，最终滚珠丝杠的型号确定为：RT4-FSI--C4。

7 结束语

在此次药片机的机构升级改进项目中，主要协助客户对原手动机构进行了自动化改进，实现了客户的预期要求；同时对滚珠丝杠的选型、计算进行了详细分析，选择了合适的产万宁品。通过此次结构改型成功，客户在后续的常规机型上，将参考本案全部更换为滚珠丝杠传动的自动化操作结构。

相信随着国内自动化水平的提高，滚珠丝杠这种高端传动产品将会被越来越多的应用到各行业，进一步满足客户对高速、高精的需求。

参考文献

[1] 滚珠丝杠的选择与应用--《现代(4)其他领域4%零部件》 2004年Z2期

[2] 高速滚珠丝杠副综合性能测试系统开发与应用 络百度文库 2010.5.22(end)

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