滚珠丝杠副轴向静刚度测试台机械结构设计(7)
大小都不变的负荷。 基本动额定负荷用于直线导轨在承受负荷下运动时计算使用
寿命。
基本静额定负荷（Coa=1461.3KN） ：对于 THK 直线导轨，如果直线导轨处
于静止或运动状态下，承受过重的负荷或过大的冲击负荷时，在滚动面与滚动体
之间将会发生局部性永久变形。一旦该永久变形量超出某一极限，将会妨碍直线
导轨作平稳的运动。基本静额定负荷是指在承受最大应力的接触部位上、使滚动
体的永久变形量与滚动面的永久变形量之和达到滚动体直径 0.0001 倍的、方向
和大小均固定不变的静负荷、直线导轨的基本静额定负荷用径向负荷来定义。因
此，将基本静额定负荷作为静态容许负荷的极限。
容许负荷（Fp=178.9KN）：滚珠丝杠能承受的最大轴向负荷。
通过电话与 THK 技术人员沟通，该款丝杠两受载方向上承受的力有很大区
别，压方向上可承受基本静额定负荷,拉方向上只能承受容许负荷。同时，在校
核丝杠螺母法兰与拉压传感器之间的螺钉连接强度时发现，螺钉的直径要大于
18.8mm，而实际标准件上的螺纹孔直径只有 9mm，远远不符合依据基本额定负
荷 Coa=1461.3KN计算得出的结果。从能承受的载荷上来看，在 Coa=1461.3KN
的情况下，每个螺钉（共 6 个）需要承受的载荷为 243KN，查阅机械设计手册
得知螺纹直径 18mm 的螺钉的最小拉力载荷为 234KN，所以螺钉的最小直径也
要达到 20mm，这与标准件上的 9mm相差更大，这在 THK 相关技术人员那里得
到印证。 。综合考虑，决定以基本静额定载荷作为最大轴向压力载荷，以容许负
荷作为最大轴向拉力载荷，并且在此基础上，测试台具备测试上述最大值 120%
的能力。
综上所述，测试台所能测试的加载力：压力0～180吨，拉力0～18吨。
3.2 电机、减速机
3.2.1 电机、减速机的选型
为保证两根加载丝杠同步转动，采用一个电机驱动主齿轮，通过啮合两个副
齿轮分别传动到两根加载丝杠上，如此电机的输出力矩为两根加载丝杠所需输入
力矩之和，即 2*2480.8=4961.6N·m，再考虑电机扭矩要预留 20%余量，故选择
额定输出力矩大于 5953.92N·m的电机，但如此大输出力矩的电机价格昂贵，体
积庞大，故采用小电机加减速机的组合。查阅德国 sew减速机选型手册，选择型
号为R137 的平行轴减速机，性能及尺寸参数如下（手册 p33，p113）:
表3.1 R137平行轴减速机参数表
参数名称 参数值
减速机型号 R137
减速比 174.40
最大输出力矩（N·m） 8000
额定输出力矩（N·m） 6450
外形尺寸（mm） 589×450×495
价格（元） 30415
减速比验算：假设加载丝杠为 1.5m，要求空行程小于 10min，
1.5/[（2000/174.40）*0.016]=8.175min＜10min,符合要求。
根据选定的减速机，选择电机如下：
表3.2 德国 sew CV132S4电机参数表
参数名称 参数值
功率（kw） 5.5
额定输出力矩（N·m） 37
输出转速（r/min） 2100
价格（元） 43326
所选用的德国sew 型号为R137的平行轴减速机和型号为CV132S4 的电机的
三文实体效果图如图 3.1所示：
图3.1 电机、减速机三文实体图
3.2.2 电机、减速机的安装方式
1.联轴器 2.减速机 3.电机 4.测试台床身
图 3.1电机、减速机在测试台上的安装
如图 3.1所示：减速机通过螺钉固定在床身头部，电机同样通过螺钉固定在