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律廷导轨在医疗检测设备上的设计应用

中达电通股份有限公司
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中达电通股份有限公司  罗 涛

  摘  要:本文对直线导轨的受力和力矩进行了分析计算。首先在平卧状态下进行了力及力矩的分析和计算,然后在侧卧状况下进行了力及力矩的分析和计算。根据不同状况下,重力作用点的不同,进行了建模简化分析。本文对导轨的寿命进行了校核计算,结果证明,计算寿命能满足预期寿命要求,两者吻合较好。

  关键词:负荷;力矩;受力模型;使用寿命

  引言

  医疗检测设备是一种对运行平稳度,顺畅度及产品噪音要求很高的设备,近期我们成功开发的这家是一家专门从事高端医疗设备生产的厂家,其导轨丝杠一直使用日本THK产品。经过多方对我们的考核,如供应商资质考评,产品样本比对,技术实力检测等工作,客户最终在其一款新机型上同我们达成合作意向,并需要中达电通提供具体的设计选型方案供其备案。以下为根据客户实际要求所做的具体设计及计算。

  1 客户提供基本参数

    负荷质量:    M=240Kg

    重力加速度:  g=9.8m/S2

     寿命要求:    L=10年 

  按6年行程为151.2Km算,10年行程为:

  L=151.2×10÷6=252Km

  2 平卧状态分析

  2.1 受力结构及受力分析

  2.1.1 受力状况

图1  平卧状态受力结构图

  上图为客户工作平台平卧时的结构图。右上端面为导轨支撑,该部件使用律劲导轨;左侧面为导向导辊,该部件客户自己加工;剖面线部分为客户工作平台,该部件客户自己加工。

  2.1.2 受力模型转化分析

    根据平卧时的受力状况,进行模型转化,以简化受力分析及计算。转化的标准模型如下图所示。

  图2 平卧状态受力模型图

  2.1.3 受力分析及计算

  (1)依据模型中受力状况,计算出各点受力如下:

  其中:P3 及P4受力对应实际结构中使用导轨上两滑块的受力;

  P1 和P2分别对应客户自行设计的两个Guide roller处的受力。

  (2)代入数据,实际进行计算。

  分别计算出各合力如下:

  2.1.4 负载系数的选择及寿命计算

   (1)负荷系数选择

冲击及振动
速度
振动的测量值(G)
fW
没有外部冲击及振动
 低速时:V£15m/min
相当G值£0.5
1.0~1.5
没有特别明显的冲击及振动
 中速时:15<V£60m/min
0.5<G£1.0
1.5~2.0
有外部冲击及振动
 高速时:V>60m/min
1.0<G£20
2.0~3.5

     以中等负荷进行计算,根据经验,取负荷系数fW=1.8。

  (2)寿命计算

  根据额定寿命公式:

    显然L=34429 Km >252 Km,满足预期的使用寿命要求。

  3 力矩分析及计算

  本传动方案中,导轨主要承受二个扭矩:重心点的扭矩和侧面guide roller处施加的扭矩。

    3.3 合成力矩计算

  线形导轨处承受扭矩为:T= TG +TP

  T= TG +TP=9.36 -4.679=4.681 Kgf-m

  对应产品手册中25系列导轨倾覆扭矩MC =40Kgf-m,

  显然T=4.681 Kgf-m <40 Kgf-m。因此25系列导轨能满足使用要求。

  4  工作台立位时状况

  4.1 受力模型转化

  该状态下工作时,即将平卧状态的工作台按顺时针旋转90°。根据受力状况,可转化为如下标准模型进行分析计算: 

图3 立位状态受力模型图

  4.2 受力分析及计算

    分别计算出各合力如下:

    4.3 负载系数的选择及寿命计算

  (1)负荷系数选择
 
冲击及振动
速度
振动的测量值(G)
fW
没有外部冲击及振动
 低速时:V£15m/min
相当G值£0.5
1.0~1.5
没有特别明显的冲击及振动
 中速时:15<V£60m/min
0.5<G£1.0
1.5~2.0
有外部冲击及振动
 高速时:V>60m/min
1.0<G£20
2.0~3.5
       
    以中等负荷进行计算,根据经验,取负荷系数fW=2。

  (2)寿命计算

  根据额定寿命公式:

    显然L=41268Km >252 Km,完全可满足预期的使用寿命要求。

  5  总结

  依据以上各关键步骤,进行计算分析,我们推荐客户选用25系列导轨,考虑受力和力矩等关键参数,完全可以满足使用要求。在客户所要求的使用条件下,安全可靠,在客户所要求预期使用寿命的基础上有较大的安全余量。结合客户现场对导轨和滑快的安装型式,最终给客户选配的LSK系列导轨型号为:GR25TA2T1599ICZ0。

  目前,客户生产的样机已经装配完毕,并开始进行实验,对设备相关性能及参数进行检测。当前设备的整体运行稳定,效果良好,客户对我们提供的服务比较认可,后续批量生产后会全部选用我们的直线导轨。

  此案是一次比较典型律劲导轨替换日本THK导轨的成功案例。客户选择LSK导轨充分显示了律劲产品相对其它品牌良好的性价比,同时也体现了中达优良服务的优势。另外这也与我们先期掌握了比较好的时机,地区人员所做的大量客户工作是分不开的。

  


 
 
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