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TBI滚珠丝杆——在制药压片机上的选型应用

发布时间:2019/11/7 9:39:58   来源:安昂传动   作者:admin   浏览量:1506

 

  传统制药行业压片机上调整药片压模的间隙基本为手动操作,调整精度差,效率低,严重制约了制药厂的生产产能,客户更改该结构的意愿非常强烈。对于设计工程师而言,如何选配合适的定位精度,选配高性价比的TBI滚珠丝杆,是一项非常重要并且势在必行的工作。
  【丝杆的基本要求】
  (I)运动方向:垂直方向
  (Ⅱ)负载大小F:无外加压力状况:20-30KG  外加压力大小:1000KG
  (Ⅲ)运行速度Nm:匀速运行,10rpm
  (Ⅳ)丝杆导程P:5mm
  (Ⅴ)精度要求E:50mm内累积偏差<0.02mm
  (Ⅵ)有效行程L:120mm
  【客户之前结构】
  客户之前结构主要采用手动方式进行动力传动和定位。
  机构的工作原理:在蜗杆的一端装有手轮,转动手轮带动蜗杆转动,再由蜗杆带动斜齿轮,该斜齿轮在轴向上下两端被限制住,只能作旋转运动,且同螺母联为一体,通过斜齿轮和螺母的旋转运动,带动直径为M22mm的升降杆作上升或下降的直线运动。运动到要求的工艺位置后,升降杆就停止不动了,压药动作开始进行,压药运行期间,压轮的最大压力为1吨。而当压药品种需要更换时,再手动调节升降杆上升或向下做直线运动到另一工位。
  从运动机理上分析,该机构设计合理,能满足使用要求。但不足之处也非常明显:
  (1)靠人工来调整上升或下降距离,自动化程度很低。
  (2)外协加工的升降杆与斜齿轮为非标产品,制造精度难以保证。
  (3)工作效率低。因药片本体比较小,要求的厚薄精度比较高,只能通过多次的试验来进行调整。
  【改进要求】
  基于以上存在不足,客户期望提升设备档次,操作更加灵活快捷,达到以下要求:
  (1)提升设备的柔性生产能力,快速应对不同规格的药片生产。
  (2)提高调整效率,减少试验次数,提高成功率。
  (3)定位精度要求≤0.02mm
  【改进后结构】
  针对客户的改进要求,客户对结构进行了调整:摈弃手动操作装置,改为完全自动化操作和控制的装置,同时实现更精确的定位要求。为此,客户对设备进行了结构改进。
  运动机理分析:改进后通过伺服电机11带动连接间15,再通过键与螺母3的连接,带动螺母旋转,螺母沿轴向被限位,不能作直线运动,从而带动TBI滚珠丝杆8作直线运动。进而达到调节滚轮与压板的间隙,控制药片厚薄的目的。
  以上结构的好处也非常明显:
  (1)通过伺服电机带动TBI滚珠丝杆运动,代替手动摇轮,操作简单方便,自动化程度得到提升。
  (2)通过选用高精度TBI滚珠丝杆,达到更高的传动精度。
  (3)应对不同的药片,可比较快捷达到生产要求,柔性化得到加强。
  结构改进的主要难点在于:
  (1)装配丝杆的空间比较狭小。
  (2)不同于传统的丝杆旋转,螺母作直线运动;客户要求螺母旋转,丝杆作直线运动。
  【TBI滚珠丝杆的选型计算】
  TBI滚珠丝杆轴向负荷的确定
  1、基本额定静负荷C0定义
  即丝杆轴向静止的负荷,是指丝杆承受丝杆沟槽与钢珠接触点(即螺母与丝杆轴)的永久变形量和钢珠本身的永久变形量的总和达到钢珠直径的0.01%时的最大轴向力。此负荷值即为基本额定静负荷。
  2、受力分析
  无外力状况时,轴向负载为30KG,即30kgf
  施加外力时,轴向负载为1吨,即1000kgf
  考虑到设备实际工作状况,TBI滚珠丝杆在运动状态(即调节间隙大小时)只受负载平台自身重力作用,该重量非常小,可不用考虑。施加外力时,因外力较大,需重点考虑,此时丝杆处于静止状态,因而我们参考TBI滚珠丝杆的额定静负荷值即可。
  3、螺帽形式的选定
  对应施加1000kgf外力工况,参考TBI滚珠丝杆样本,可查到对应直径25mm,导程5mm,钢珠回流圈数4,TBI滚珠丝杆的额定静负荷值为4100kgf。
  由此,初步可选R25-5T4系列TBI滚珠丝杆。
  【TBI滚珠丝杆的保护】
  TBI滚珠丝杆副可用润滑来提高耐磨性及传动效率。润滑剂分为润滑油及润滑脂两大类。润滑油用机油、90~180号透平油或140号主轴油。润滑脂可采用锂基油脂。润滑脂加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内,而润滑油通过壳体上的油孔注入螺母空间内。
  TBI滚珠丝杆副和其它滚动摩擦的传动元件,只要避免磨料微粒及化学活性物质进入,就可以认为这些元件几乎是不产生磨损的情况下工作的。但如果在滚道上落入脏物,或使用肮脏的润滑油,不仅会妨碍滚珠的正常运转,而且使磨损急剧增加。
  通常采用毛毡圈对螺母副进行密封,毛毡圈的厚度为螺距的2~3倍,而且内孔做成螺纹的形状,使之紧密地包住丝杆,并装入螺母或套筒两端的槽孔内。密封圈除了采用柔软的毛毡之外,还可以采用耐油橡胶或尼龙材料。由于密封圈和丝杆直接接触,因此防尘效果较好,但也增加了TBI滚珠丝杆螺母副的摩擦阻力矩。为了避免这种摩擦阻力矩,可以采用由较硬塑料制成的非接触式迷宫密封圈,内孔做成与丝杆螺纹滚道相反的形状,并留有一定的间隙。
  对于暴露在外面的丝杆,一般采用螺旋刚带、伸缩套筒、锥形套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩,以防止尘埃和磨粒粘附到丝杆表面。除与导轨的防护罩相似外,这几种防护罩一端连接在滚珠螺母的端面,另一端固定在TBI滚珠丝杆的支承座上。这样就可以更加的牢固了。


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