电动缸选型说明

名称：503电动高低机方案设计报告编号密级阶段标记会签编制校对审核标审批准西安方元明科技发展有限公司内容摘要：本报告对高低机方案设计过程进行了阐述，完成高低机整体方案设计报告编写。主题词方案设计总体技术设计更改栏更改单号更改日期更改人更改办法第1页共8页1概述此装置用于完成某设备的高低动作，从而进行此姿态稳定伺服高低机（以下简称高低机）的设计。2主要技术指标2.1性能指标1)推力：不小于5000N；2)初始安装长度：791±1mm；3)跨距：520mm；4)最长长度：≥1369mm（前连接耳处的螺纹可实现调节）；5)速度：8mm/s；6)额定电压：24VDC、36VDC、48VDC；2.2环境适应性1)-40℃-55℃正常工作；2)淋雨试验：6mm/h；3)冲击实验：加速度30g；4)三防要求：湿热、盐雾、霉菌；5)符合空投和空载运输要求。2.3组成和功能要求2.3.1组成此装置由左右高低机、蜗轮蜗杆箱、行星减速器、直流伺服电机、传动轴、手摇装置等组成。其中高低机主要包含缸筒、滚珠丝杠副、推杆等。其结构布局图如下图所示：第2页共8页2.3.2功能要求1)机械自锁；2）手摇机构具备两种速度，手摇速比1:1和1:2；3)手旋螺母微调及锁紧功能。3总体技术设计3.1结构组成本次设计中将高低机分为三大部分，分别是：伺服电机、蜗轮蜗杆箱、缸体等。缸体主要包括滚珠丝杠副、轴承组、推杆、缸筒等。3.2工作原理工作原理为：伺服电机旋转，通过减速器、蜗轮蜗杆传动机构带动丝杠副旋转；丝杠螺母径向限位，在丝杠旋转力矩的驱动下，丝杠螺母与电动高低机推杆一起做往复直线运动。第3页共8页4主要部件的选型计算4.1滚珠丝杠副根据技术协议中额定推力不小于5000N，满载速度不小于8mm/s的要求对电动缸使用的滚珠丝杠副进行选型计算。选择某公司生产的某型号滚珠丝杠副，该丝杠副的基本额定动载荷为[Ca]=15400N、基本额定静载荷为[Coa]=33100N，导程Ph=6mm。1）滚珠丝杠副额定寿命校核螺母的予紧力为：a0.060.0615400924OFCN轴向动载荷为：aoa50009245924FFFN动计算丝杠副理论要求总转数为：4664022105.12105L理论圈计算丝杠副实际额定寿命（总转数）为：3366615400101010.2101.25924awaCLLfF理论总圈＞根据计算结果可知丝杠副额定寿命可以满足使用要求。2）滚珠丝杠副临界压缩载荷的校核（验算压杆稳定性）根据公式计算可知滚珠丝杠副临界压缩载荷4444222215××101010976500l720dFcnNN＞50满足要求3）滚珠丝杠副极限转速cn的校验根据公式计算可知滚珠丝杠副极限转速77122281015.11093200360cadnrpmrpm＞96满足要求综上计算，该型号滚珠丝杠副可以满足使用要求。4.2电机选择1)滚珠丝杠副所需转矩计算依照技术要求，电动高低机需产生不小于5000N的推力，满载工作速度不小于88mm/s，结合丝杠副导程，计算丝杠副转速为：第4页共8页h60v608n80P6rpm丝杠丝杠副的效率：20.950.980.920.83丝杠导轨滚珠滚子轴承丝杠副的额定输出动转矩为：50000.0064.822haFPTNm动丝杠输出丝杠副的额定输入动转矩为：4.85.80.83TTNm丝杠输出丝杠输入丝杠2)伺服电机的转矩计算整个减速传动环节的效率：电机需输出转矩为：5.823320.381/3TTNmi丝杠输入电机输出减速电机需输出转速为：80X32/3=854rpm电机详细参数见下表：4.3增速器增速器输入扭矩3N·m，减速比为3，输出转速为2560rpm。根据以上技术指标选择浩普实业KF40减速器，详细参数见下表：额定扭矩额定转速重量3Nm8545Kg型号传动比额定输出扭矩重量ABR042320Nm1.5Kg0.40.960.38减速增速器蜗轮蜗杆第5页共8页4.4手传动端结构设计根据客户要求手动端设计为两种减速比，分别为1：1,1:2传动比为1时手传动扭矩为1211.61.0.40.96321TTNmii螺杆输入手传动增速器蜗轮蜗杆传动比为2时手传动扭矩为1211.62.0.40.96320.5TTNmii螺杆输入手传动增速器蜗轮蜗杆5产品保证设计5.1可靠性设计电缸本着安全、可靠的方针进行设计，根据已有的成熟产品的设计经验，结合总体单位的需要来完成该产品的设计，并在设计中采取以下措施来提高高低机的可靠性。1）采用标准化设计，外购件全部采用标准化专业厂家生产的优质配件。2）关键配件如滚珠丝杠、深沟球轴承、圆锥滚子轴承等均采用质量最优的专业化生产厂家的优质产品。3）关键部件的主要参数均选用足够的安全系数。4）考虑到高低机防水、防尘等功能要求，对外露的高低机等部件均做了全密封的设计，从而提高了产品可靠性。5.2维修性设计1）采用模块化设计，提高零部件、元器件的通用性；2）在高低机总体布局上，充分考虑使用维护的方便性和可达性。5.3安全性设计根据高低机安全性的要求，在设计中采取了以下措施：1）电缸采用全封闭的连接方式，保证了电缸具有防水、防尘的防护能力，提高了使用的安全性。2）在设计上保证产品结构具有足够的强度和刚度，在关键部位采用必要的加强措施，以提高产品的安全性。第6页共8页3）在高低机传动部分的设计上，采用蜗轮蜗杆传递扭矩，从而实现机械自锁，保证了整个传动装置的安全性。6设计结果满足设计技术要求的程度通过对该高低机设计的理论计算，指标达到情况见表6.1序号技术指标要求值设计值结论1额定推力5000N5000N满足要求2初始安装距791±1mm791±1mm满足要求3跨距520mm520mm满足要求4有效工作行程不小于578mm580mm满足要求5满载最大速度不小于8mm/s8mm/s满足要求7结论高低机是用于新型军用设备的的重要部件，为了适应复杂恶劣环境和实战需求，经与总体单位的技术人员反复协商，采取了一系列措施,全面满足了总体提出的各项技、战术要求，其主要设计参数经过充分计算、分析，关键技术已有相应的解决措施，元器件供应有保障，方案合理可行。