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滾珠絲杠在制藥壓片機(jī)上的選型應(yīng)用

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-03-27 09:38:23點(diǎn)擊率：

　　1前言

　　隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的工業(yè)自動化程度提高，客戶對自動化、高效率和高精度傳動的要求越來越多。很多傳統(tǒng)的傳動方式已不適合當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的需要，滾珠絲杠這種高精度的傳動產(chǎn)品在市場上的需求越來越大。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上 常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。

　　傳統(tǒng)制藥行業(yè)壓片機(jī)上調(diào)整藥片壓模的間隙基本為手動操作，調(diào)整精度差，效率低，嚴(yán)重制約了制藥廠的生產(chǎn)產(chǎn)能，客戶更改該結(jié)構(gòu)的意愿非常強(qiáng)烈。對于設(shè)計(jì)工程師而言，如何選配合適的定位精度，選配高性價(jià)比的滾珠絲杠，是一項(xiàng)非常重要并且勢在必行的工作

　　2絲杠的基本要求

　　(I)運(yùn)動方向：垂直方向

　　(Ⅱ)負(fù)載大小F：無外加壓力狀況：20-30KG

　　外加壓力大?。?000KG

　　(Ⅲ)運(yùn)行速度Nm：勻速運(yùn)行，10rpm

　　(Ⅳ)絲杠導(dǎo)程P：5mm

　　(Ⅴ)精度要求E：50mm內(nèi)累積偏差<0.02mm

　　(Ⅵ)有效行程L：120mm

　　3客戶之前結(jié)構(gòu)

　　客戶之前結(jié)構(gòu)主要采用手動方式進(jìn)行動力傳動和定位。

　　機(jī)構(gòu)的工作原理：在蝸桿的一端裝有手輪，轉(zhuǎn)動手輪帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，再由蝸桿帶動斜齒輪，該斜齒輪在軸向上下兩端被限制住，只能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，且同螺母聯(lián)為一體，通過斜齒輪和螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶動直徑為M22mm的升降桿作上升或下降的直線運(yùn)動。運(yùn)動到要求的工藝位置后，升降桿就停止不動了，壓藥動作開始進(jìn)行，壓藥運(yùn)行期間，壓輪的 大壓力為1噸。而當(dāng)壓藥品種需要更換時(shí)，再手動調(diào)節(jié)升降桿上升或向下做直線運(yùn)動到另一工位。

　　從運(yùn)動機(jī)理上分析，該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能滿足使用要求。但不足之處也非常明顯：

　　(1)靠人工來調(diào)整上升或下降距離，自動化程度很低。

　　(2)外協(xié)加工的升降桿與斜齒輪為非標(biāo)產(chǎn)品，制造精度難以保證。

　　(3)工作效率低。因藥片本體比較小，要求的厚薄精度比較高，只能通過多次的試驗(yàn)來進(jìn)行調(diào)整。

　　4改進(jìn)要求

　　基于以上存在不足，客戶期望提升設(shè)備檔次，操作更加靈活快捷，達(dá)到以下要求：

　　(1)提升設(shè)備的柔性生產(chǎn)能力，快速應(yīng)對不同規(guī)格的藥片生產(chǎn)。

　　(2)提高調(diào)整效率，減少試驗(yàn)次數(shù)，提高成功率。

　　(3)定位精度要求≤0.02mm

　　5改進(jìn)后結(jié)構(gòu)

　　針對客戶的改進(jìn)要求，客戶對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整：擯棄手動操作裝置，改為完全自動化操作和控制的裝置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更精確的定位要求。為此，客戶對設(shè)備進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

　　運(yùn)動機(jī)理分析：改進(jìn)后通過伺服電機(jī)11帶動連接間15，再通過鍵與螺母3的連接，帶動螺母旋轉(zhuǎn)，螺母沿軸向被限位，不能作直線運(yùn)動，從而帶動滾珠絲杠8作直線運(yùn)動。進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)滾輪與壓板的間隙，控制藥片厚薄的目的。

　　以上結(jié)構(gòu)的好處也非常明顯：

　　(1)通過伺服電機(jī)帶動滾珠絲杠運(yùn)動，代替手動搖輪，操作簡單方便，自動化程度得到提升。

　　(2)通過選用高精度滾珠絲杠，達(dá)到更高的傳動精度。

　　(3)應(yīng)對不同的藥片，可比較快捷達(dá)到生產(chǎn)要求，柔性化得到加強(qiáng)。

　　結(jié)構(gòu)改進(jìn)的主要難點(diǎn)在于：

　　(1)裝配絲杠的空間比較狹小。

　　(2)不同于傳統(tǒng)的絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母作直線運(yùn)動;客戶要求螺母旋轉(zhuǎn)，絲杠作直線運(yùn)動。

　　6滾珠絲杠的選型計(jì)算

　　6.1滾珠絲杠軸向負(fù)荷的確定

　　1、基本額定靜負(fù)荷C0定義

　　即絲杠軸向靜止的負(fù)荷，是指絲杠承受絲杠溝槽與鋼珠接觸點(diǎn)(即螺母與絲杠軸)的 變形量和鋼珠本身的 變形量的總和達(dá)到鋼珠直徑的0.01%時(shí)的 大軸向力。此負(fù)荷值即為基本額定靜負(fù)荷。

　　2、受力分析

　　無外力狀況時(shí)，軸向負(fù)載為30KG，即30kgf

　　施加外力時(shí)，軸向負(fù)載為1噸，即1000kgf

　　考慮到設(shè)備實(shí)際工作狀況，滾珠絲杠在運(yùn)動狀態(tài)(即調(diào)節(jié)間隙大小時(shí))只受負(fù)載平臺自身重力作用，該重量非常小，可不用考慮。施加外力時(shí)，因外力較大，需重點(diǎn)考慮，此時(shí)絲杠處于靜止?fàn)顟B(tài)，因而我們參考滾珠絲杠的額定靜負(fù)荷值即可。

　　3、螺帽形式的選定

　　對應(yīng)施加1000kgf外力工況，參考滾珠絲杠樣本，可查到對應(yīng)直徑25mm，導(dǎo)程5mm，鋼珠回流圈數(shù)4，滾珠絲杠的額定靜負(fù)荷值為4100kgf。

　　由此，初步可選R25-5T4系列滾珠絲杠。

　　6.2滾珠絲杠受力安全系數(shù)

　　因滾珠絲杠僅在靜態(tài)時(shí)受力，只要受力大小有一定的安全余量即可滿足要求，該安全余量S推薦選3倍以上。根據(jù)以下公式進(jìn)行核算：

　　故R25-5T4系列滾珠絲杠滿足預(yù)期使用要求。

　　6.3滾珠絲杠長度的確定

　　客戶在滾珠絲杠軸向運(yùn)動的調(diào)整距離比較小，不超過120mm，同時(shí)考慮螺母自身的長度，客戶絲杠長度選為183mm。

　　6.4滾珠絲杠精度的確定

　　滾珠絲杠的精度可根據(jù)圖表2中的數(shù)據(jù)來確定。

　　客戶的有效行程在120mm以內(nèi)，要求的累積導(dǎo)程偏差在0.02mm以內(nèi)。根據(jù)以上表格，選取精度等級C4即可滿足使用要求。

　　6.5滾珠絲杠型號的 終確定

　　綜上核算及精度確認(rèn)，根據(jù)中達(dá)滾珠絲杠型號編碼規(guī)則， 終滾珠絲杠的型號確定為：R25-5T4-FSI-183-183-C4。

　　7結(jié)束語

　　在此次藥片機(jī)的機(jī)構(gòu)升級改進(jìn)項(xiàng)目中，主要協(xié)助客戶對原手動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自動化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了客戶的預(yù)期要求;同時(shí)對滾珠絲杠的選型、計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)分析，選擇了合適的產(chǎn)品。通過此次結(jié)構(gòu)改型成功，客戶在后續(xù)的常規(guī)機(jī)型上，將參考本案全部更換為滾珠絲杠傳動的自動化操作結(jié)構(gòu)。

　　相信隨著國內(nèi)自動化水平的提高，滾珠絲杠這種 傳動產(chǎn)品將會被越來越多的應(yīng)用到各行業(yè)，進(jìn)一步滿足客戶對高速、高精的需求。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]滾珠絲杠的選擇與應(yīng)用--《現(xiàn)代零部件》2004年Z2期

　　[2]高速滾珠絲杠副綜合性能測試系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)百度文庫2010.5.22(end)

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