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聯軸器剛性對設備的影響
聯軸器剛性對設備的影響

表示聯軸器性能的規格有容許負載、容許轉速、扭轉彈簧常數、聯軸器本身的齒隙(鬆動)之試差或容許偏差值誤差等。當設備想要改善定位特性,或是想要能夠降低振動時,一般都以“高剛性、無齒隙”為選用聯軸器的首要條件。
但是,聯軸器的剛性從設備整體的剛性來看,有時影響並不大。
在此舉一個例子,分別使用類似MCS聯軸器的鉗口聯軸器,以及使用高剛性的風箱式聯軸器,來比較滾珠螺桿驅動時設備整體的剛性。
(引用自KTR公司的技術資料,聯軸器的大小與本公司推出的產品不同。)

測試設備概要

● 各部的規格

鉗口聯軸器的扭轉彈簧常數

Cj= 21000[N·m/rad]

風箱式聯軸器的扭轉彈簧常數

Cb= 116000[N·m/rad]

伺服馬達的剛性

Cm= 90000[N·m/rad]

滾珠螺桿的導程

h= 10[mm]

滾珠螺桿的齒底直徑

d= 28.5[mm]

滾珠螺桿長度

L= 800[mm]

軸承的軸方向剛性

Rbrg= 750[N/μm]

滾珠螺桿螺帽的軸方向剛性

Rn= 1060[N/μm]

滾珠螺桿的彈性係數

Rf= 165000[N/mm2]

① 求出滾珠螺桿、軸承、螺帽部分的扭轉剛性。

滾珠螺桿的軸方向剛性Rs
RS=(Rf・d2)/L
  =(165000×28.52)/800
  =167526[N/mm]
  =167.5[N/μm]

因此,滾珠螺桿、軸承、螺帽部分的合計軸方向剛性Rt如下。


將此軸方向剛性代換成扭轉剛性Ct如下。

② 求出使用鉗口聯軸器時設備整體的剛性C

③ 求出使用風箱式聯軸器時設備整體的剛性C

④ 計算結果

聯軸器的剛性
[N·m/rad]
整體設備的剛性
[N·m/rad]
使用鉗口聯軸器時 21000 327.7
使用風箱式聯軸器時 116000 331.9

一般型鉗口聯軸器時的剛性是風箱式聯軸器的1/5,但是設備整體的剛性,差別是1.2%。