Zašto koristiti kuglični vijak na horizontalnoj osi? Prednosti i provjere dizajna

Kuglični vijci naširoko se koriste na horizontalnim osovinama strojeva jer njihov kotrljajući kontakt omogućuje učinkovit prijenos, glatko kretanje i točno pozicioniranje. Međutim, glavna prednost horizontalnog rasporeda nije u tome što kuglasta matica nosi težinu pokretnog stola. Težinu stola trebaju nositi linearne vodilice, dok kuglični vijak i kuglična matica osiguravaju aksijalnu pogonsku silu.

U usporedbi s okomitom osi, pravilno dizajnirana vodoravna os obično ne zahtijeva kuglični vijak za neprekidno podizanje pokretne mase protiv gravitacije. To može smanjiti kontinuiranu pogonsku silu, zahtjeve za držanjem i rizik od nekontroliranog kretanja prema dolje. Stvarna veličina motora i kugličnog vijaka i dalje se mora izračunati iz ubrzanja, trenja, vanjske procesne sile, hoda, brzine i radnog ciklusa.

Kako bi opterećenja trebala biti raspoređena na horizontalnoj osi

Vodoravna linearna os obično kombinira kuglični vijak s jednom ili više linearnih vodilica. Ove komponente obavljaju različite funkcije.

Ako se kućište kuglaste matice koristi za nošenje težine stola ili ispravljanje neusklađenosti vodilice, matica prima nenamjerno radijalno ili momentno opterećenje. To može stvoriti neravnomjeran kontakt s kuglicom, veliki obrtni moment i prerano trošenje staze.

Prirubnica kuglaste matice povezuje maticu s pokretnim stolom ili kućištem matice, dok linearne vodilice podržavaju težinu stola.

Glavne prednosti horizontalne osi s kuglastim navojem

Gravitacija se ne suprotstavlja kontinuirano horizontalnom kretanju

Na ravnoj vodoravnoj osi gravitacija djeluje prema dolje i nošena je uglavnom linearnim vodilicama. Obično ne stvara kontinuiranu aksijalnu silu duž kugličnog vretena. Pogon mora svladati trenje vodilice, silu ubrzanja i vanjsku radnu silu, ali ne podiže kontinuirano punu pokretnu masu.

Ovo se razlikuje od okomite osi, gdje gravitacija stvara kontinuirano aksijalno opterećenje i može uzrokovati pomicanje stola prema dolje ako ga motor, kočnica ili protuteža ne mogu zadržati.

Zahtjevi za manju silu držanja u mirovanju

Horizontalna os bez vanjske aksijalne sile može zahtijevati relativno mali pogonski moment da ostane nepomična. Vertikalna os obično treba motornu kočnicu, protutežu ili neki drugi uređaj za držanje jer se kuglični vijci mogu vrtjeti unazad.

To ne znači da svaka horizontalna os može ostati nepomična bez kočnice. Nagnuta instalacija, sila opruge, pneumatski cilindar, sila rezanja ili neko drugo vanjsko opterećenje još uvijek mogu pokretati osovinu kada se napajanje prekine.

Učinkovito ubrzanje i pozicioniranje

Kotrljajući kontakt između kuglica i trkaćih staza daje kugličnom vijku niže mehaničko trenje nego konvencionalnom kliznom vijku. Na vodoravnoj osi, ovo može podržati učinkovito ubrzanje i opetovano pozicioniranje kada su promjer, vod, predopterećenje, motor i raspored potpore ispravno odabrani.

Manji motor ne smije se odabrati samo zbog učinkovitosti. Motor također treba dovoljan moment ubrzanja, vršni moment, brzinu i sigurnosnu granicu za cjelokupnu pokretnu masu i procesno opterećenje.

Lakša distribucija podmazivanja od nekih okomitih rasporeda

U vodoravnom rasporedu manje je vjerojatno da će mast stalno migrirati prema jednom kraju samo zbog gravitacije. Međutim, podmazivanje i dalje mora doći do svih opterećenih trkaćih puteva i povratnih putanja kuglice. Dugi hod, velika brzina, kontaminacija i ograničen pristup mogu zahtijevati centralizirani sustav podmazivanja.

Nema nekontroliranog pada gravitacije u stvarno ravnoj osi

Horizontalna os obično ne pada pod vlastitom težinom kada se izgubi pogonska snaga. Time se smanjuje jedan od važnih sigurnosnih rizika povezanih sa sustavima okomitog kugličnog navrtanja. Pohranjenu energiju i vanjske sile i dalje treba uzeti u obzir tijekom procjene rizika stroja.

Horizontalne u odnosu na okomite osi s kuglastim navojem

Kako procijeniti potrebnu pogonsku silu

Za pojednostavljenu horizontalnu os, potrebna aksijalna pogonska sila može se procijeniti kao:

Sila ubrzanja je:

Gdje:

• mje ukupna pokretna masa, uključujući stol, radni komad, učvršćenje i pokretne komponente stroja.
• aje tražena linearna akceleracija.
• F_trenjeje otpor vodilica, brtvi, poklopaca i drugih pokretnih dijelova.
• F_procesje rezna, pritisna, stezna ili vanjska radna sila koja djeluje duž osi.
• F_drugouključuje otpor lanca kabela, otpor mijeha, silu opruge i druge vanjske učinke.

Ova pojednostavljena sila koristi se zajedno s vijkom i učinkovitošću prijenosa za procjenu pogonskog momenta. Odabir motora također mora provjeriti vrijeme ubrzanja, inerciju motora, inerciju vijka, maksimalnu brzinu i potrebnu sigurnosnu marginu.

Za nagnutu os, uključite komponentu gravitacije koja djeluje duž vijka:

Stoga, os koja se čini gotovo vodoravnom može ipak zahtijevati provjere sile držanja i povratne vožnje ako kut ugradnje nije nula.

Odabir prave kuglaste matice

Sam smjer ugradnje ne određuje ispravnu maticu. Odaberite kuglastu maticu zajedno s osovinom vijka prema stvarnim zahtjevima kretanja.

Prednapregnuta ili dvostruka matica može se razmotriti kada je potrebna veća aksijalna krutost ili smanjeni zazor. Ne bi se trebao odabrati automatski jer dodatno predopterećenje također povećava moment i toplinu.

Provjere vodoravne instalacije

Poravnajte vijak s hodom vodilice

Os kugličnog navrtanja treba slijediti utvrđeni smjer linearnih vodilica. Nemojte koristiti kućište kuglaste matice ili spojku za povlačenje neporavnatog vijka na mjesto.

Ispravno poduprite dugačke vijke

Horizontalni vijci mogu se savijati pod vlastitom težinom, posebno kada je vijak dugačak i relativno malog promjera. Provjerite duljinu vijka, promjer, raspored nosača, radnu brzinu i kritičnu brzinu umjesto pretpostavke da vodoravna ugradnja sprječava savijanje.

Držite radijalno opterećenje podalje od kuglaste matice

Kućište matice treba prenositi aksijalnu silu bez prisiljavanja kuglaste matice da kompenzira nepravilno postavljen stol. Montažne površine trebaju biti čiste i pravilno poravnate prije nego što se vijci prirubnice potpuno zategnu.

Provjerite smjer kompresije i napetosti

Kuglični vijak opterećen kompresijom mora se provjeriti na izvijanje. Rizik ovisi o dužini bez potpore, promjeru korijena, rasporedu potpore i aksijalnoj sili. Gdje je moguće, raspored stroja može se postaviti tako da glavna radna sila zateže vijak, ali mora se pregledati kompletan dvosmjerni ciklus opterećenja.

Osigurajte poklopce i pristup podmazivanju

Horizontalni kanali mogu skupljati strugotine, prašinu i ostatke procesa duž svoje izložene duljine. Treba uzeti u obzir mijeh ili poklopce, a otvor za podmazivanje mora ostati dostupan nakon sastavljanja stola i kućišta matice.

Uobičajene pogreške u dizajnu

• Omogućavanje da kuglični vijak vodi pokretni stol bez odgovarajućih linearnih vodilica.
• Tretiranje nosivosti kuglaste matice kao dopuštenja za primjenu radijalnog ili momentnog opterećenja.
• Odabir motora samo iz težine stola i ignoriranje ubrzanja ili procesne sile.
• Pod pretpostavkom da se vodoravna os nikada ne može vratiti unazad, čak ni kada je nagnuta ili opterećena izvana.
• Zanemarujući progib dugog vijka, kritičnu brzinu ili kompresijsko izvijanje.
• Odabir maksimalnog predopterećenja bez provjere obrtnog momenta i topline.
• Korištenje spojnice za ispravljanje značajnog odstupanja između vijka i motora.
• Čvrsta montaža kuglaste matice prije postavljanja vodilice i poravnanja vijaka.
• Ostavljanje vijka izloženog strugotinama jer je instalacija vodoravna.

DLY Kuglični vijak i opcije matice

DLY isporučuje zasebne kuglične matice i kompletne usklađene sklopove kugličnih vijaka. Uobičajene opcije kugličnog vretena uključuju valjane C7 i C10 i brušene C5, C3 ili C0 prema traženoj specifikaciji. Materijal osovine vijka je S55C, a materijal kuglične matice je 20CrMo.

Dostupna podrška za opskrbu i obradu uključuje:

• SFU, DFU, SFNU, SFE i druge potvrđene strukture matica.
• Odvojite zamjenske kuglaste matice ili odgovarajuće sklopove vijaka i matica.
• Uobičajeni vodovi kao što su 4 mm, 5 mm i 10 mm, sa SFE opcijama za aplikacije s visokim izvođenjima.
• Prilagođena ukupna duljina do 6 metara gdje to dopuštaju uvjeti proizvodnje i transporta.
• BK/BF, FK/FF i EK/EF obrada na kraju osovine.
• Krajnja obrada po narudžbi temeljena na crtežu.

PogledajteAsortiman kružnih kugličnih matica DLYili naučiti kakoodaberite pravi promjer kugličnog vretena.

FAQ

Podnosi li kuglasta matica težinu vodoravnog stola?

Ne. Linearne vodilice trebaju podnijeti težinu stola, radijalna opterećenja i momente. Kuglična matica prvenstveno treba prenositi aksijalnu silu duž vijka.

Treba li horizontalni kuglični vijak motornu kočnicu?

Ne uvijek. Ravna os bez vanjske aksijalne sile normalno se ne spušta pod djelovanjem gravitacije. Kočnica i dalje može biti potrebna za sigurnost, precizno držanje, ugradnju pod nagibom ili vanjske sile.

Može li horizontalna ugradnja spriječiti popuštanje kugličnog vretena?

Ne. Dugački vodoravni vijak može se saviti pod vlastitom težinom. Moraju se provjeriti promjer, duljina, oslonci, brzina i dopušteno odstupanje.

Je li prednapeta kuglasta matica potrebna na svakoj horizontalnoj osi?

Ne. Predopterećenje može poboljšati aksijalnu krutost i izvedbu preokretanja, ali također povećava obrtni moment i toplinu. Odaberite ga prema stvarnom položaju i zahtjevima krutosti.

Mogu li zamijeniti samo kuglastu maticu?

Moguće, ako zamjenska matica odgovara promjeru vijka, vodi, smjeru navoja i strukturi cirkulacije, a postojeći kanal za vijke ostaje u dobrom stanju. Ozbiljno istrošena, zahrđala ili oštećena osovina može zahtijevati potpuno usklađeni sklop.

← Natrag na DLY blog