Page 110 - 《橡塑技术与装备》2020年11期（6月上半月橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

F z —— 外轴套、主轴相对运动产生的总摩擦力，N
如图 1 所示，主机调距过程中，主轴和外轴套相
对平移，同时承受悬臂轴支撑胎坯重量，各部件接触
轴瓦都为滑动摩擦，受力大小时刻变化，根据二段主
机主轴长度、支撑点位置、悬臂长度、受力方向等相
关因素，预估总摩擦受力 F z 在 2~4 倍的 M z 值，这里
取均值 3 倍计算，将已知数值代入，得 T μ ≈0.26N∙m
③附加预紧力矩 T f ，由丝杠预紧力产生
胎坯定型的滚珠丝杠传动不允许有反向间隙，要
求有较高的定位精度和轴向刚度，滚珠丝杠要预先加
设预紧力。此例中，滚珠丝杠所受轴向力平衡，轴向
负载近似取滚珠丝杠额定动载荷的 1/20~1/40，查阅
FFZD6308 滚珠丝杠额定动载荷为 40 kN，取预紧力
F f =2 kN，计算 2 根滚珠丝杠，有 ：
2KF P
T = f B (10)
f
2 π ηη 1 2 i Z
1— 主轴 ； 2— 外轴套 ； 3— 轴瓦 ； 4— 右定型鼓 ； 5— 左定型鼓 K—— 滚珠丝杠扭矩系数 K = . 0 05 tan β ，β 为滚
图 2 定型鼓涨缩结构图 P
珠丝杠导程角 tan β = B ，D a 为滚子直径，查滚珠丝
πD a
杠样本 D a =4.762 mm，得 K=0.037 ；
F f —— 滚珠丝杠螺母副的预紧力，N。
将已知数值代入，得 T f ≈0.017 N∙m
④最大负荷力矩
成型机定型鼓空载调距过程中，快进时最大负载
力矩 T KJ :
T KJ =T μ +T f ≈0.28 N∙m （11）
成型机胎坯定型过程中，最大负载力矩 TGJ:
T GJ =T ny +T f ≈39.9 N∙m （12）

T e ≥ MAX{T KJ ，T GJ }=39.9 N∙m （13）
⑤电机轴端所需的最大加速力矩
图 3 胎坯充气受力分析 空载加速启动时，定型过程按直线性加速规律产
D t —— 胎坯内腔最大直径，1 100 mm; 生的力矩 T ap ：
d z —— 定型鼓主轴外径，140 mm。 2 πN max(J + J )× 1 ( − e − k s t a )
T = M Z （14）
由以上参数，得 F a ≈168 203.5 N ap 60t a
电机轴端产生的负载力矩 T ny ： N max —— 空载定型鼓以最快速度移动时所对应的
2 PF 电机最高转速，r/min ；
T = a B (8) 2
ny
2 π ηη 1 2 η 3 i Z J M —— 电机的转子惯量，kg∙cm ；
2
将以上计算数值代入，T ny ≈39.9 N∙m J z —— 电机总负载惯量，kg∙cm 。
②摩擦负载力矩 T μ ，由轴瓦摩擦力产生 t a =3/ks，k s 为伺服系统的位置环增益，Hz，通常
F P 取 k s =8~25 Hz，伺服电机在位置控制模式下。脉冲给
B
T = 2 π ηη μ 1 0 2 η 3 i Z （9） 出加减速斜率，成型机定型要求定位精度控制在 0.1
μ
F μ0 —— 负载状态轴瓦的摩擦力，N，F μ0 =μF zg mm 即可，可取 k s =10 Hz，得 t a =0.3 s
μ—— 铜瓦与钢的摩擦系数，取 μ=0.15

·54· 第 46 卷 第 11 期