摘 要：本文對(duì)直線導(dǎo)軌的受力和力矩進(jìn)行了分析計(jì)算。首先在平臥狀態(tài)下進(jìn)行了力及力矩的分析和計(jì)算，然后在側(cè)臥狀況下進(jìn)行了力及力矩的分析和計(jì)算。根據(jù)不同狀況下，重力作用點(diǎn)的不同，進(jìn)行了建模簡化分析。本文對(duì)導(dǎo)軌的壽命進(jìn)行了校核計(jì)算，結(jié)果證明，計(jì)算壽命能滿足預(yù)期壽命要求，兩者吻合較好。

　　關(guān)鍵詞：負(fù)荷;力矩;受力模型;使用壽命

　　引言

　　醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備是一種對(duì)運(yùn)行平穩(wěn)度，順暢度及產(chǎn)品噪音要求很高的設(shè)備，近期我們成功開發(fā)的這家是一家專門從事高端醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)的廠家，其導(dǎo)軌絲杠一直使用日本THK產(chǎn)品。經(jīng)過多方對(duì)我們的考核，如供應(yīng)商資質(zhì)考評(píng)，產(chǎn)品樣本比對(duì)，技術(shù)實(shí)力檢測(cè)等工作，客戶最終在其一款新機(jī)型上同我們達(dá)成合作意向，并需要中達(dá)電通提供具體的設(shè)計(jì)選型方案供其備案。以下為根據(jù)客戶實(shí)際要求所做的具體設(shè)計(jì)及計(jì)算。

　　1 客戶提供基本參數(shù)

　　負(fù)荷質(zhì)量： M=240Kg

　　重力加速度： g=9.8m/S2

　　壽命要求： L=10年

　　按6年行程為151.2Km算，10年行程為：L=151.2×10÷6=252Km

　　2 平臥狀態(tài)分析

　　2.1 受力結(jié)構(gòu)及受力分析

　　2.1.1 受力狀況

圖1 平臥狀態(tài)受力結(jié)構(gòu)圖

　　上圖為客戶工作平臺(tái)平臥時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。右上端面為導(dǎo)軌支撐，該部件使用律勁導(dǎo)軌;左側(cè)面為導(dǎo)向?qū)л仯摬考蛻糇约杭庸?剖面線部分為客戶工作平臺(tái)，該部件客戶自己加工。

　　2.1.2 受力模型轉(zhuǎn)化分析

　　根據(jù)平臥時(shí)的受力狀況，進(jìn)行模型轉(zhuǎn)化，以簡化受力分析及計(jì)算。轉(zhuǎn)化的標(biāo)準(zhǔn)模型如下圖所示。

圖2 平臥狀態(tài)受力模型圖

　　2.1.3 受力分析及計(jì)算

　　（1）依據(jù)模型中受力狀況，計(jì)算出各點(diǎn)受力如下：

　　

　　P3 及P4受力對(duì)應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)中使用導(dǎo)軌上兩滑塊的受力;

　　P1 和P2分別對(duì)應(yīng)客戶自行設(shè)計(jì)的兩個(gè)Guide roller處的受力。

　　（2）代入數(shù)據(jù)，實(shí)際進(jìn)行計(jì)算。

　　l2=0mm; l0=508mm; l3=605/2+39=341.5mm; l1=605mm;

　　W=240Kg;

　　分別計(jì)算出各合力如下：

　　2.1.4 負(fù)載系數(shù)的選擇及壽命計(jì)算

　　（1）負(fù)荷系數(shù)選擇

　　以中等負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取負(fù)荷系數(shù)fW=1.8。

　　（2）壽命計(jì)算

　　根據(jù)額定壽命公式：

　　

　　導(dǎo)軌受力以127.7Kg進(jìn)行計(jì)算;fW=1.8。

　　參照樣本手冊(cè)，當(dāng)選用25系列導(dǎo)軌時(shí)，C取為2030Kgf。因此：

　　顯然L=34429 Km >252 Km,滿足預(yù)期的使用壽命要求。

　　3 力矩分析及計(jì)算

　　本傳動(dòng)方案中,導(dǎo)軌主要承受二個(gè)扭矩：重心點(diǎn)的扭矩和側(cè)面guide roller處施加的扭矩。

　　3.1 中心點(diǎn)扭矩的計(jì)算

　　TG=G×l

　　其中l(wèi)=39mm，故，

　　TG=G×l=240×39mm=9.36Kgf-m

　　3.2 Guide rolerl處施加扭矩的計(jì)算

　　TP=P× TP=P× =-7.735×605= -4.679 Kgf-m

　　3.3 合成力矩計(jì)算

　　線形導(dǎo)軌處承受扭矩為：T= TG +TP

　　T= TG +TP=9.36 -4.679=4.681 Kgf-m

　　對(duì)應(yīng)產(chǎn)品手冊(cè)中25系列導(dǎo)軌傾覆扭矩MC =40Kgf-m,

　　顯然T=4.681 Kgf-m <40 Kgf-m。因此25系列導(dǎo)軌能滿足使用要求。

　　4 工作臺(tái)立位時(shí)狀況

　　4.1 受力模型轉(zhuǎn)化

　　該狀態(tài)下工作時(shí)，即將平臥狀態(tài)的工作臺(tái)按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。根據(jù)受力狀況，可轉(zhuǎn)化為如下標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行分析計(jì)算：

圖3 立位狀態(tài)受力模型圖

　　4.2 受力分析及計(jì)算

　　（1）依據(jù)模型中受力狀況，計(jì)算出各點(diǎn)受力如下：

　　其中：P1 ～P4受力對(duì)應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)中工作臺(tái)各接觸點(diǎn)的正面受力;

　　P1T ～P4T分別對(duì)應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)中工作臺(tái)各接觸點(diǎn)的側(cè)面受力。

　　（2）代入數(shù)據(jù)，實(shí)際進(jìn)行計(jì)算。

　　l2=379+79.2=458.2mm; l0=508mm;

　　l3=54+39 =93mm; l1=605mm;

　　W=240Kg;

　　分別計(jì)算出各合力如下：

　　4.3 負(fù)載系數(shù)的選擇及壽命計(jì)算

　　（1）負(fù)荷系數(shù)選擇

　　以中等負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取負(fù)荷系數(shù)fW=2。

　　（2）壽命計(jì)算

　　根據(jù)額定壽命公式：

　　

　　導(dǎo)軌受力以108.2Kg進(jìn)行計(jì)算;fW=2。

　　參照產(chǎn)品手冊(cè)，當(dāng)選用25系列導(dǎo)軌時(shí)，C取為2030Kgf。因此：

　　顯然L=41268Km >252 Km，完全可滿足預(yù)期的使用壽命要求。

　　5 總結(jié)

　　依據(jù)以上各關(guān)鍵步驟，進(jìn)行計(jì)算分析，我們推薦客戶選用25系列導(dǎo)軌，考慮受力和力矩等關(guān)鍵參數(shù)，完全可以滿足使用要求。在客戶所要求的使用條件下，安全可靠，在客戶所要求預(yù)期使用壽命的基礎(chǔ)上有較大的安全余量。結(jié)合客戶現(xiàn)場(chǎng)對(duì)導(dǎo)軌和滑快的安裝型式，最終給客戶選配的LSK系列導(dǎo)軌型號(hào)為：GR25TA2T1599ICZ0。

　　目前，客戶生產(chǎn)的樣機(jī)已經(jīng)裝配完畢，并開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備相關(guān)性能及參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前設(shè)備的整體運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好，客戶對(duì)我們提供的服務(wù)比較認(rèn)可，后續(xù)批量生產(chǎn)后會(huì)全部選用我們的直線導(dǎo)軌。

　　此案是一次比較典型律勁導(dǎo)軌替換日本THK導(dǎo)軌的成功案例。客戶選擇LSK導(dǎo)軌充分顯示了律勁產(chǎn)品相對(duì)其它品牌良好的性價(jià)比，同時(shí)也體現(xiàn)了中達(dá)優(yōu)良服務(wù)的優(yōu)勢(shì)。另外這也與我們先期掌握了比較好的時(shí)機(jī)，地區(qū)人員所做的大量客戶工作是分不開的。