Prednaprezanje linearne vodilice unutarnje je opterećenje koje se primjenjuje između kotrljajućih elemenata i staza za kotrljanje prije nego što vodilica preuzme vanjsko radno opterećenje. Smanjuje ili uklanja unutarnji zazor, održava kuglice ili valjke u kontaktu s kanalima i povećava krutost nosača.
Predopterećenje se obično opisuje kao zazor, malo predopterećenje, lagano predopterećenje, srednje predopterećenje ili veliko predopterećenje. Međutim, ova imena i njihove odgovarajuće vrijednosti nisu univerzalne. "Srednje predopterećenje" jedne serije linearnih vodilica ne mora biti jednako klasi drugog proizvođača.
Ispravna razina predopterećenja je najniža razina koja osigurava potrebnu krutost i stabilnost gibanja pod stvarnim opterećenjem. Odabirom većeg prednaprezanja od potrebnog povećava se trenje, toplina, pogonska sila i osjetljivost na pogreške pri ugradnji bez automatskog poboljšanja točnosti pozicioniranja ili nosivosti.
Kako se stvara predučitavanje
U profilnoj vodilici tračnice s-loptastim profilom, prednaprezanje se općenito proizvodi odabirom kuglica koje su malo veće od dostupnog prostora između tračnice i vodilica kolica. Kuglice ostaju elastično stisnute na kontaktnim točkama čak i prije vanjskog opterećenja.
Linearna vodilica s valjcima koristi isti osnovni princip, ali kotrljajući elementi su valjci, a ne kuglice. Budući da valjkaste vodilice imaju različitu kontaktnu geometriju i karakteristike krutosti, njihove klase predopterećenja ne bi se trebale uspoređivati izravno s onima kugličnih vodilica.
Proizvođači mogu izraziti predopterećenje kao šifru klase, raspon zazora ili približni postotak dinamičkog opterećenja vodilice. Uvijek koristite tehničke podatke za odabranu seriju umjesto primjene generičkog postotka na svaki vodič.
Usporedba razine predopterećenja
| Stanje predopterećenja | Krutost | Otpor pri kretanju | Osjetljivost instalacije | Tipičan smjer selekcije |
|---|---|---|---|---|
| Zazor ili gotovo{0}}nula predopterećenja | Najniža | Najniža | Relativno tolerantan | Transport s-niskim trenjem i općenito kretanje |
| Lagano predopterećenje | Poboljšano | Niska do umjerena | Zahtijeva kontroliranu točnost montaže | Precizna automatizacija i glatko pozicioniranje |
| Srednje predopterećenje | visoko | Umjereno | visoko | Osovine stroja s promjenjivim silama i zahtjevima krutosti |
| Teško predopterećenje | Najviši u nizu | Najviša | Vrlo visoko | Posebni sustavi visoke-krutosti s precizno obrađenim strukturama za montažu |
Ova tablica prikazuje opće tendencije, a ne univerzalne specifikacije. Stvarna sila prednaprezanja, dopuštena pogreška ugradnje i otpor pomicanja moraju se potvrditi iz odabrane serije vodiča.
Zazor ili gotovo-nulto predopterećenje
Nosači-tipa zazora imaju mali pozitivan unutarnji zazor, dok je nosač s gotovo-nultim-razmakom sastavljen kako bi se minimalizirao zazor bez primjene značajnog predopterećenja. Ove konfiguracije proizvode relativno nizak otpor pomicanju i manje su osjetljive na manja odstupanja pri montaži.
Mogu biti prikladni kada:
- Nisko trenje je važnije od maksimalne krutosti
- Vanjska opterećenja i momenti prevrtanja su ograničeni
- Vodilica se koristi uglavnom za transport, a ne za preciznu obradu
- Montažna baza ne može postići točnost koju zahtijeva prethodno učitani sustav
- Koristi se ručno kretanje ili-pogon male snage
Čišćenje se ne bi trebalo automatski tretirati kao nedostatak. Klasa kontroliranog zazora može biti prikladna za opću transportnu opremu, zaštitna vrata, mehanizme za podešavanje i druge sustave koji ne zahtijevaju veliku otpornost na otklon.
Lagano prednaprezanje
Lagano prednaprezanje uklanja unutarnju zračnost dok otpor pri kretanju održava relativno niskim. Često je praktična polazna točka za opremu za automatizaciju koja zahtijeva stabilno pozicioniranje, glatko kretanje i umjerenu krutost.
Tipični uvjeti odabira uključuju:
- Lagana ili umjerena opterećenja
- Relativno velika brzina putovanja
- Česta ubrzanja i usporavanja
- Niski zahtjevi za vibracije
- Ograničena sila rezanja ili procesa
- Precizno obrađene, ali ne i iznimno krute konstrukcije za montažu
Lagano prednaprezanje može se koristiti u platformama za inspekciju, opremi za točenje, strojevima za sastavljanje, sustavima za pakiranje i osovinama za odabir{0}}i-stavljanje. Samo ime aplikacije ne određuje predučitavanje; razmak kolica, položaj tereta i momentno opterećenje također se moraju uzeti u obzir.
Srednje predopterećenje
Srednje predopterećenje proizvodi veću unutarnju kontaktnu silu i veću krutost nosača. Često se odabire kada se vodilica mora oduprijeti promjenjivim vanjskim silama, vibracijama ili pomacima uzrokovanim prevjesnim opterećenjem.
Može biti prikladno za:
- CNC pomakne osi izložene obradnim silama
- Automatizirane platforme koje nose pomaknuta opterećenja
- Oprema s čestim promjenama smjera
- Primjene koje zahtijevaju manji elastični otklon
- Sustavi izloženi umjerenim vibracijama ili udarcima
Baza stroja i ramena za pričvršćivanje moraju biti dovoljno precizni i kruti. Inače, neusklađenost tračnica može dodati neželjeno unutarnje opterećenje povrh navedenog predopterećenja.
Teško predopterećenje
Veliko predopterećenje namijenjeno je primjenama u kojima su bitni velika krutost i minimalni elastični pomak. Stvara značajno unutarnje opterećenje prije nego što vodilica preuzme vanjsko radno opterećenje stroja.
Ovu razinu ne treba odabrati samo zato što stroj nosi veliki teret. Veća veličina vodilice, širi razmak tračnica, dodatna kolica ili kotrljajuća vodilica mogu pružiti bolje rješenje od primjene prekomjernog predopterećenja na manju kuglastu vodilicu.
Veliko predopterećenje može se uzeti u obzir kada:
- Potreban je vrlo mali otklon pod promjenjivim opterećenjem
- Struktura stroja i montažne površine su precizno obrađene
- Pogonski sustav može nadvladati veći otpor
- Radna temperatura i podmazivanje se mogu kontrolirati
- Predopterećenje je uključeno u procjenu opterećenja i životnog vijeka
Veliko predopterećenje nije automatski idealno za-rad velike brzine. Pri višoj brzini, povećani unutarnji otpor može pridonijeti dodatnoj toplini i potražnji za-pogonskom snagom. Dopuštena kombinacija brzine i predopterećenja mora se provjeriti za specifičnu vodilicu.
Predopterećenje i krutost
Krutost opisuje koliko se kolica savijaju pod primijenjenim opterećenjem. Kada vodilica ima unutarnji zazor, može doći do dijela početnog pomaka dok se kotrljajuća tijela pomiču u puni kontakt sa stazama za kotrljanje. Predopterećenje uspostavlja kontakt unaprijed i smanjuje ovo početno kretanje.
Pogodnost je posebno važna kada se radna točka nalazi daleko iznad ili izvan uzorka kolica. Mali pomak na vodilici može proizvesti veću promjenu položaja na kraju visećeg alata, robotske ruke ili senzora za inspekciju.
Predopterećenje poboljšava krutost kolica, ali krutost sustava također ovisi o:
- Veličina i poprečni-presjek tračnice
- Geometrija kontakta s kuglicom ili valjkom
- Broj i razmak kolica
- Udaljenost između paralelnih tračnica
- Čvrstoća baze stroja i-ploče za montiranje
- Vijčani spoj i{0}}površinska točnost
Povećanje predopterećenja ne može kompenzirati fleksibilnu bazu stroja, nedovoljan razmak kolica ili vodilicu netočne veličine.
Predopterećenje ne povećava nosivost
Predopterećenje može učiniti vodilicu stabilnijom pod opterećenjem, ali ne povećava ocjenu dinamičkog ili statičkog opterećenja koju je objavio proizvođač. Nazivni kapacitet vodilice određen je njegovim kotrljajućim elementima, stazama za klizanje, kontaktnom geometrijom, materijalom i dimenzijama.
Predopterećenje je samo po sebi unutarnje opterećenje. Mora se uzeti u obzir zajedno s vanjskim radijalnim opterećenjima, povratnim opterećenjima i momentima kotrljanja, nagiba i skretanja kada se provjerava vijek trajanja i statička sigurnost.
Ako odabrana vodilica ne zadovoljava traženu nosivost, rješenje je obično promijeniti veličinu vodilice, vrstu kolica, količinu kolica ili raspored vodilica-a ne samo odabrati veće predopterećenje.
Predopterećenje u odnosu na stupanj točnosti
Klasa predopterećenja i ocjena točnosti opisuju različita svojstva.
| Parametar | Ono što kontrolira | Što ne jamči |
|---|---|---|
| Klasa predopterećenja | Unutarnji zazor, kontaktna sila i krutost nosača | Tolerancija visine, širine ili paralelnosti šine |
| Stupanj točnosti | Dimenzijska i vozna točnost tračnica i kolica | Specifično unutarnje predopterećenje ili krutost sustava |
Na primjer, odabir vodiča točnosti DLY H- ili P- sam po sebi ne navodi predopterećenje. Zahtijevana točnost i predopterećenje trebaju se zasebno potvrditi prema zahtjevima za pozicioniranje i krutost stroja.
Za detaljnije objašnjenje točnosti vodiča, pogledajtekako odabrati stupanj točnosti linearne vodilice.
Kuglična vodilica naspram valjkaste vodilice Prednaprezanje
Linearne vodilice tipa-kuglice i-valjkasti različito reagiraju na predopterećenje jer su njihove kontaktne strukture različite.
| Vrsta vodiča | Opća karakteristika | Razmatranje prethodnog opterećenja |
|---|---|---|
| Kuglična linearna vodilica | Glatko kretanje, visoka učinkovitost i širok raspon brzina | Uravnotežite krutost s trenjem, brzinom i tolerancijom ugradnje |
| Valjkasta linearna vodilica | Veća krutost i veća otpornost na deformacije | Upotrijebite seriju-specifičnu klasu predopterećenja i uzmite u obzir strože zahtjeve za montažu |
Serija DLY HD koristi kružne kuglice za opće-teško kretanje, dok serija DLY RD koristi valjke za primjene koje zahtijevaju veću krutost i manje deformacije. Jako prednapregnuta HD vodilica ne bi se trebala automatski tretirati kao ekvivalentna RD vodilici s valjcima.
Gdje je potrebna vrlo visoka krutost, usporedite kompletopcije linearnih vodilica za-teško opterećenjeumjesto odabira samog predopterećenja.
Instalacija postaje kritičnija
Kolica sa slobodnim prostorom mogu prihvatiti malu količinu tračnice ili montažnog odstupanja prije nego što se razvije snažno unutarnje ograničenje. Prednapeta kolica imaju mnogo manje raspoloživog kretanja, tako da ista pogreška ugradnje može proizvesti veće neželjeno unutarnje opterećenje.
Važni čimbenici instalacije uključuju:
- Ravnost svake montažne površine tračnice
- Paralelnost između dvije tračnice
- Visinska razlika između paralelnih montažnih površina
- Ravnost locirajućeg ramena
- Redoslijed-zatezanja vijaka i zakretni moment
- Krutost pokretne ploče koja povezuje više kolica
Ako se vodilica glatko pomiče prije nego što se pokretna ploča zategne, ali nakon toga postane teška ili neravna, problem može biti iskrivljenje pri montaži, a ne pretjerano tvorničko predopterećenje.
Detaljne provjere montaže dostupne su ukako instalirati linearne vodilice gibanja.
Znaci da je predopterećenje možda previsoko
Veliki otpor pomicanju ne dokazuje automatski da je tvorničko predopterećenje prekomjerno. Neusklađenost, onečišćenje, oštećene brtve, neprikladno podmazivanje i neravna montaža mogu uzrokovati slične simptome.
Mogući znakovi upozorenja uključuju:
- Pogonska sila je veća od očekivane tijekom punog hoda
- Temperatura kolica raste tijekom rada
- Kretanje postaje znatno teže nakon montaže
- Struja motora je visoka čak i pod malim vanjskim opterećenjem
- Vodič ne može glatko postići potrebno ubrzanje
- Tragovi istrošenosti razvijaju se neravnomjerno po kanalima
Prije promjene klase predopterećenja, usporedite otpornost vodilice prije i nakon sastavljanja i provjerite poravnanje tračnica, površine za montiranje, podmazivanje i brtve.
Kako odabrati razinu predopterećenja
Odabir prethodnog učitavanja trebao bi započeti potrebnim ponašanjem sustava, a ne oznakom aplikacije.
- Izračunati vanjska opterećenja i momente.Uključite položaj opterećenja, ubrzanje, procesnu silu i momente kotrljanja, nagiba i skretanja.
- Definirajte dopušteni otklon.Odredite koliki pomak nosača i sustava aplikacija može prihvatiti.
- Prvo provjerite veličinu i raspored vodilice.Potvrdite da veličina tračnice, količina kolica i razmak osiguravaju dovoljan kapacitet i krutost.
- Procijenite brzinu i pogonsku snagu.Veće prednaprezanje povećava otpor, tako da motor i prijenos moraju moći pouzdano pomicati os.
- Procijenite točnost montaže.Nemojte navoditi razinu prednaprezanja koju baza stroja i proces sklapanja ne mogu podržati.
- Upotrijebite-specifičnu tablicu predopterećenja serije.Potvrdite kod proizvođača za predopterećenje, raspon sile i ograničenja primjene.
Vodič za odabir aplikacije
| Uvjet primjene | Početni smjer predopterećenja | Potvrdite prije odabira |
|---|---|---|
| Opći transport s malim momentnim opterećenjem | Zazor ili gotovo{0}}nula predopterećenja | Dopuštena igra i orijentacija kolica |
| Brza automatizacija s umjerenim zahtjevima za pozicioniranje | Lagano predopterećenje | Ubrzanje, trenje i kapacitet motora |
| CNC ili obradna os s promjenom sile | Lagano do srednje predopterećenje | Sila rezanja, deformacija i krutost montaže |
| Visoka{0}}krutost stroja-os alata | Srednje predopterećenje ili procjena kotrljajuće vodilice | Čvrstoća sustava, toplinska i točnost ugradnje |
| Teško opterećenje bez zahtjeva za posebnom krutošću | Odaberite veličinu vodilice prije povećanja predopterećenja | Nosivost, kapacitet momenta i količina kolica |
| Vrlo mali otklon pod izmjeničnim opterećenjem | Srednje ili veliko predopterećenje nakon proračuna | Životni vijek, pogonska sila, tolerancije podmazivanja i montaže |
Zaključak
Prednaprezanje linearne vodilice uklanja unutarnji zazor i poboljšava krutost nosača, ali svako povećanje prednaprezanja također povećava unutarnje opterećenje, otpor kretanju i osjetljivost instalacije.
Zazor ili lagano predopterećenje prikladno je kada su glatko kretanje i manje trenje prioriteti. Srednje predopterećenje se često koristi kada se os mora oduprijeti promjenjivim silama i ograničiti elastični pomak. Veliko prednaprezanje treba biti rezervirano za aplikacije koje zaista zahtijevaju vrlo visoku krutost i imaju točnost ugradnje, pogonski kapacitet i uvjete podmazivanja koji to podržavaju.
DLY isporučuje HD loptu-tip, ED niski-profil, MD minijaturni i RD valjkasti-tiplinearne vodilices opcijama točnosti H i P, SP, UP. Potrebno prednaprezanje, veličinu tračnice, vrstu kolica i stupanj točnosti treba zasebno potvrditi prema zahtjevima opterećenja stroja i krutosti.
