滚珠丝杠设计计算
HJG-S 系列滚珠丝杠副的主要性能选择
1 、轴向载荷、寿命 （1）、额定动载荷 Ca
一批相同的滚珠丝杠副 , 在轴向载荷 Fa 的作用力以较高的速度运转 10 ° 转 , 其 90% 的滚珠丝杠副不产生疲劳剥伤 , 此时的轴向载荷 Fa 称为该规格的额定动载荷 (Ca), 此值可在 HJG-S 具体尺寸规格表中查得。 （2）、额定静载荷 Cao
Cao 系指滚珠丝杠副在静止（或转速较低）状态下，承受最大接触应力的滚珠和滚道接触面的塑性变形量之和为钢球直径的万分之一时的轴向载荷，此值可在 HJG-S 具体尺寸规格表中查得。 （3）、回转寿命
L
式中： L---- 加转命令： Ca---- 额定动载荷（ N ）： Fa---- 轴向载荷（ N ）： Fw---- 载荷系数。 无冲击载荷平滑运动时 Fw=1.0-1.2 普通运动时 Fw=1.2-1.5 冲击振动时 Fw=1.-2.5 (4) 、时间寿命
Lh
式中： Lh---- 时间寿命； L---- 回转寿命； n---- 转速（转 / 分） 2 、按预期工作时间确定预期额定动载荷
Cam
式中： Lh---- 预期工作时间（小时）见表 a ； fa---- 精度系数见表 b ； fc---- 可靠性系数一般 fc=1 ；数见表 c 。
---- 当量转速（转 / 分）
Fm---- 表示当量载荷（ N ）
表 a 各类机械预期工作时间 Lh （小时）
负荷系 fw----
机械类型 普通机床 普通机床 数控机床 精密机床 测试机床 航空机械
表b
工作时间 5000—10000 10000—15000
20000 20000 15000 1000
精度系数 fa
表c
1.2.3 1.0
4.5 0.9
7 0.8
10 0.8
负荷系数 fw
3、滚珠丝杠副的预加负荷
无冲击、平稳 1—1.2
轻微冲击
1.2—1.5
伴有冲击、振动
1.5—2
（1）、滚珠丝杠、螺母间的预加负荷FP
为了消除轴向间隙，增加滚珠丝杠副的刚性和定位精度，在丝杠螺母间加以预加负荷FP 。过大的FP 值将引起滚珠丝杠副寿命下降及摩擦力矩增大，而FP 过小，会出现轴向间隙，影响定位精度，因此在一般情况下： 取 Fp=Fm/3 试中:Fp---预加载荷；Fm---当量载荷（N ）；当轴向载荷不能确定时取Fp=Ca/(8-10) （2）、对预拉但滚珠丝杠副的行程补偿值C 和预拉伸力FPL
为补偿因工作温度升高而引起的丝杠伸长，保证滚珠丝杠在正常使用时的定位精度和滚珠丝杠的系统刚度要求较高的高精度滚珠丝杠副，其丝杠轴需进行预加负荷拉伸。一般下列方法实现。 1 ）、滚珠丝杠轴在制造时，可提出目标行程的行程补偿值 C C=a. △ t.Lu=11.8 △ tLu.
式中： C ---- 行程补尝值（ um ）；△ t ---- 温度变化值。一般取 2 ℃—3℃；Lu----滚珠丝杠副的有效行程（mm ）; a----丝杠的线膨胀系数11.8×
/度
2）、滚珠丝杠副安装时丝杠的拉伸力Fpl
式中：Fpl----预拉伸力（N ）； △ t ----滚珠丝杠的温升，一般为2-3；d2----滚珠丝杠螺纹底径（mm ）； E----杨氏弹性模量:2.1x105N/mm24、滚珠丝杠副的极限转速与允许转速
滚珠丝杠副的极限转速主要是指滚珠丝杠副在高速运转时，避免产生共振现象，使滚珠丝杠副正常运转。
式中： ----极限转速（转速/分）；K----安全系数，一般取0.8；Lb----安装间距；
式中:A----丝杠横截面积；
----滚珠丝杠螺纹底径；
式中：I----丝杠最小截面惯性距；E----杨氏弹性模量
；
----材料密度 钢的密度为
表示与支承形式多样有关的系数
固定----自由
支持----支持
固定----支持
固定----固定
=1.875 f=3.4 =3.142 f=9.7 =33927 f=15.1 =4.703 f=21.9
滚珠丝杠副的允许转速从滚珠丝杠副的极限转速和Dn 值中求得：
式中：D----滚珠丝杠的公称直径（mm ）； 5．电机选择：
（ 1）、外部载荷所产生的摩擦力距
Tp
----滚珠丝杠副的允许转速（转/分）。
式中： Tp----外部载荷所产生的扭力矩（N.M ）；Fa----轴向载荷（N ）；
；F----切削力（N ）；W----工作台总量+工件重量（N ）； ----摩擦系数（滑动或滚动）；L----导程（m ）；
----效率（0.85-0.9）。 （2) 、预紧力产生的摩擦力距
式中： ----- 预紧力产生的摩擦力距 (N .m) ； Fp---- 预紧力 (N) ； L---- 导程（ m ）；
---- 预紧滚珠丝杠副的
效率（ 0.85-0.9 ）
(3) 、支承轴承产生的摩擦力距 查阅轴承样本 Tb (4) 、加速度产生的负荷扭矩 Tj
当电机转速从 升至
时：
当电机从静止升至 时：
式中： j---- 加在电机上的惯性矩； n---- 电机转速（转速 / 分）；
时间（秒）
（ 5 ）、电机总扭距
通常将 Tp+
---- 电机最高转速（转速 / 分）； ta---- 加速
限制在电机输出功率的 10-30% 左右，尤其是选用小电机时更要注意
6 、进给系统的刚度 K 计算：
滚珠丝杠副的防尘与润滑
为防止灰尘、污物、铁屑等杂物进入丝杠螺母内，在丝杠轴上应安装防护装置，如螺旋式弹簧，如螺旋式弹簧保护套，折叠式保护套等，避免丝杠损坏，HJG-S 已在螺母两端安装防尘圈。
为保证滚珠丝杠副的正常工作，延长使用寿命，对滚珠丝杠副必须考虑分润滑，HJG-S 已在螺母法兰外圆上考虑了润滑油孔，供顾客使用。对于中载，中速滚珠丝杠副，可采用锂基润滑脂，20号，30号机油润滑。对于重载高速滚珠丝杠副，可采用NBU15高速润滑油，90号，180号透平油。对于温升要求较严的场合，可采用喷雾润滑。对于高温，高寒使用的滚珠丝杠副，可采用高温、高寒润滑油，以保证滚珠丝杠副在特殊情况下的正常使用。 滚珠丝杠副的使用注意事项
1、在安装FC1、FC1（Z ）、FC1B 、FYC1D 、FC2、FC2（Z ）、FC2B 、FYC2D 系列外循环滚珠丝杠副时，严禁敲击和拆御导管，以免造成钢球堵塞，运动不流畅。
2、在安装和使用时，要防止螺母脱离丝杠表面，因为螺母一旦脱离滚珠将散落，此时滚珠丝杠副不能正常工作，严重时会引起设备事故，因此在主机上必须配置防止螺母脱出的超程保护装置，尤其是在高速运转的场合。
3、在安装滚珠丝杠副时，两端支承座孔与螺母座孔要调整到" 三点同心" 的最佳状态，不允许在不同心的状态下强迫安装。 4、由于滚珠丝杠副的传动效率在90％以上，不能自锁，在需要自锁的场合，必须在丝杠轴上配置相应的自锁装置。 5、为了使滚珠丝杠副运转灵活，延长使用寿命，必须考虑充足的润滑条件。
6、除滚珠丝杠副本身防尘圈外，外露的丝杠上也应安装防护装置，以免灰尘，杂物进入丝杠副。
7、在N 型系列滚珠丝杠副中，当必须将螺母脱出时，可在丝杠轴径上装一个辅助套筒，其外径略小于丝杠螺母纹滚道小径，以便在旋出螺母时，滚珠不致于散落。
8、在N 型系列滚珠丝杠副中，当螺母安装外圆与螺母座孔为非配合尺寸时，应向HJG-S 制造厂提出，以便增加外圆保护套，以防止在使用过程度中反向装置移位，造成事故。
9、滚珠丝杠副应由专业人员装配、维修，用户在必要时应向HJG-S 厂联系。