确定带滚珠或丝杠驱动的运动系统尺寸的第一步是确定满足推力、速度和压缩(屈曲)载荷应用要求的丝杠直径和导程。一旦确定了螺杆直径和导程,下一步就是选择一种电机,该电机可以提供所需的扭矩和速度,同时仍能对移动负载提供足够的控制。确定电机尺寸和选择电机的关键因素之一是负载的惯性。
螺杆惯性
为了控制负载,电机必须能够克服外部负载和滚珠丝杠的惯性。牛顿第一定律(有时也称为惯性定律)解释说,除非受到外力的作用,否则物体会抵抗其运动状态的变化。对于线性运动系统,这意味着为了加速或减速负载,电机必须克服它试图移动的物体的惯性或运动改变阻力——在这种情况下,是外部负载加上自身的扭转。
负载惯量(外接负载+螺杆)与电机惯量的比值也决定了电机在加速和减速过程中控制负载的能力,进而决定了电机在不超调的情况下能够准确定位负载的能力。(或下冲)或过长的建立时间。请注意,在这种情况下,我们指的是质量惯性矩,而不是平面惯性矩。质量惯性矩描述了物体抵抗角加速度的能力,而平面惯性矩描述了物体抵抗弯曲的能力。平面转动惯量常用于直线运动设计中,以确定悬臂轴的偏转或弯曲。
在许多尺寸丝杠中,滚珠丝杠的惯性168体育包括长度、材料密度和半径等变量,因为这些变量因应用而异:
请注意,字母“I”通常用作惯性符号,尽管一些制造商和参考文本——尤其是那些用于运动应用的文本——使用“J”表示惯性矩,“I”表示平面惯性矩。
需要长行程长度和/或大螺杆直径的应用会导致非常高的螺杆惯性,这可能需要更大的电机,并且更难以精确控制负载。旋转螺母滚珠丝杠组件(也称为从动螺母)的一个优点是它具有相对较低的惯性,因为丝杠轴保持静止并且只有螺母旋转。