tbi滚珠丝杆——在制药压片机上的选型应用_东莞市引航机电设备有限公司

tbi滚珠丝杆——在制药压片机上的选型应用

来源: 作者：admin 发布日期：2019-11-30 17:28 | 关注： 82

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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。