直線傳動模組單圓弧導軌副承受的垂直載荷剛性計算

聶新賢

（廣東天功自動化科技有限公司，廣東江門529100）

1 剛性的定義與作用

1.1 定義

滾動直線導軌副的剛性是指受到外載荷作用時，滑塊所受的外載荷與位移量的比值，其計算公式：

式中：K為剛性；F為外載荷；δ為位移量。

1.2 作用

滾動直線導軌副的剛性是為了保持機械在受載時的姿態和形狀不變，導軌副剛性越高，能承受的載荷能力越強。一般提高導軌副剛性都采用預加載荷的方法，如圖1所示，通過將略大于導軌與滑塊之間溝槽空間的鋼球插入溝槽施加預緊力，減少相對于外載荷的位移量，從而提高導軌副剛性。

圖1 預加載荷方法

2 剛性計算

此次計算和實驗采用的是廣東高新凱特公司的LGS25AA型號的中預載預緊力的單圓弧導軌副。

2.1 外載荷F的計算

根據滾動直線導軌副的幾何形狀及其結構特點，一般設置某一預加載荷時，滾動直線導軌副的預緊效果為預加載荷的倍。對于LGS25AA型號的單圓弧導軌副，其中預載的預緊力取10%額定動載荷C100，查凱特公司產品樣本可得，LGS25AA型單圓弧導軌副的額定動載荷C100約為22 324.4 N（即2 278 kgf），可得×2 278≈644.218 4 kgf≈6 313.34 N。

2.2 位移量δ的計算

位移量的計算需要應用赫茲接觸理論，滾動直線導軌副位移量計算應用赫茲理論的條件是：

（1）接觸面只承受垂直方向的載荷；

（2）除接觸部分外全部作為剛體處理；

（3）斷面的幾何形狀左右對稱；

（4）導軌和滑塊的各滾道面的幾何形狀相同。

由于滑塊導軌都看作剛體，在計算承受垂直外加載荷情況下，導軌副的位移量計算就是計算鋼球在外載荷下的垂直變形量。……