Prije odabira modela kugličnog navrtanja, inženjeri trebaju definirati što linearna os zapravo mora raditi. Potrebno opterećenje, hod, brzina, točnost pozicioniranja i raspored montaže određuju hoće li predloženi kuglični vijak raditi sigurno i postići očekivane performanse kretanja.
Model opisan samo kao "promjer 20 mm s olovom od 5 mm" nije potpuna specifikacija. Dva stroja koji koriste istu nominalnu veličinu kugličnog navrtanja mogu zahtijevati različite stupnjeve točnosti, strukture matica, potporne aranžmane ili obradu krajeva jer su njihovi radni uvjeti različiti.
Ovaj vodič objašnjava devet bitnihspecifikacije kugličnog vretenakoje treba definirati prije detaljnog dimenzioniranja, odabira modela ili ponude.
Počnite s aplikacijom, a ne s brojem modela
Odabir kugličnog vretena obično počinje zahtjevima stroja, a ne postojećim kataloškim kodom. Prvi korak je jasno opisati os kretanja:
- Koja će se komponenta premjestiti?
- Koliko daleko mora putovati?
- Koliko brzo pokret mora biti dovršen?
- Koje aksijalno opterećenje djeluje na vijak?
- Je li os vodoravna, okomita ili nagnuta?
- Koja točnost pozicioniranja i ponovljivost su potrebni?
- Koliko često će stroj raditi?
Ovi uvjeti daju osnovu za odabir promjera vijka, koraka, stupnja točnosti, strukture matice i metode oslonca. Prvo odabir poznatog modela i kasnije provjeravanje primjene može rezultirati nedovoljnom nosivošću, prevelikom brzinom vratila, rizikom od izvijanja ili nepotrebnim troškovima.
1. Aksijalno opterećenje
Kuglični vijak prvenstveno nosi opterećenje duž svoje osi. Odabir stoga zahtijeva više od ukupne težine pokretne komponente. Proizvođač ili projektant treba procijeniti različite sile koje djeluju tijekom cijelog radnog ciklusa.
Relevantna opterećenja mogu uključivati:
- Težina koja djeluje na okomitu ili nagnutu os
- Sila ubrzanja i usporavanja
- Sila obrade ili prešanja
- Trenje od vodilica, brtvi i povezanih mehanizama
- Udar ili privremeno vršno opterećenje
Maksimalno opterećenje pomaže odrediti može li kuglasti vijak izdržati vršne radne uvjete. Prosječno opterećenje tijekom radnog ciklusa koristi se kada se procjenjuje očekivani vijek trajanja od zamora.
Za okomitu os, pokretna masa stvara kontinuirano aksijalno opterećenje. Budući da se kuglični vijci normalno mogu-pokretati natrag, motorna kočnica ili neovisni uređaj za držanje moraju spriječiti nekontrolirano kretanje tijekom gubitka snage. Sam kuglični vijak ne bi se trebao smatrati samo-sigurnosnim mehanizmom.
2. Potreban hod i ukupna duljina
Potreban hod je udaljenost koju matica mora prijeći. Nije isto što i ukupna duljina kugličnog vretena.
Kompletna osovina obično uključuje:
- Upotrebljivi hod matice
- Dodatna duljina navoja izvan radnog hoda
- Fiksno sjedište-krajnjeg ležaja
- Poduprto-sjedište krajnjeg ležaja
- Priključak motora ili spojke
- Ivice, navoji, utori ili drugi strojno obrađeni elementi
Dulje osovine zahtijevaju dodatnu pozornost jer duljina bez potpore utječe na kritičnu brzinu i otpornost na savijanje. Kada tražite ponudu, odvojeno navedite traženi hod i ukupnu duljinu umjesto samo jedne vrijednosti duljine.
3. Linearna brzina i ubrzanje
Potrebna linearna brzina utječe na vođenje kugličnog navrtanja i brzinu vrtnje. Njihov osnovni odnos je:
Rotacijska brzina=Linearna brzina ÷ Kuglasti vijak
Kada se jedinice dosljedno pretvaraju, vijak koji se kreće brzinom od 500 mm/s s olovom od 10 mm mora se okretati brzinom od 3000 okretaja u minuti. Ako se za isto gibanje koristi olovnica od 5 mm, potrebna brzina vrtnje se povećava na 6000 okretaja u minuti.
Manje vodstvo ne osigurava automatski bolji sustav. Može poboljšati teoretsku mehaničku rezoluciju i povećati raspoloživi linearni potisak za dani okretni moment motora, ali također zahtijeva veću brzinu vratila za postizanje iste linearne brzine.
Treba definirati i ubrzanje. Naglo ubrzanje povećava okretni moment potreban od motora i stvara dodatnu silu u kuglastom vijku, potpornim ležajevima i povezanoj strukturi.
4. Promjer vijka
Nazivni promjer vijka utječe na aksijalno opterećenje, krutost osovine, kritičnu brzinu i otpor na izvijanje. Veći promjer općenito osigurava veću krutost i prikladniji je za dulje hodove ili veća tlačna opterećenja, ali također povećava tromost, prostor za ugradnju i troškove.
Odabir promjera stoga treba uzeti u obzir:
- Maksimalno i prosječno aksijalno opterećenje
- Nepoduprta duljina osovine
- Maksimalna brzina rotacije
- Horizontalna ili vertikalna montaža
- Kraj-dogovora o podršci
- Dostupan prostor za montažu
Za duge okomite vijke ili vijke pod pritiskom, provjera izvijanja je posebno važna. Za duge-vratila velike brzine, provjera-kritične brzine može umjesto toga postati glavno ograničenje.
5. Kuglasti vijak
Prednja je linearna udaljenost koju pređe matica tijekom jednog potpunog okretaja vijka. Izravno povezuje rotaciju motora s linearnim kretanjem.
| Lead Choice | Opći učinak | Bodovi za provjeru |
|---|---|---|
| Manje olovo | Veća linearna sila po jedinici ulaznog momenta i manji hod po okretaju motora | Za istu linearnu brzinu potreban je veći broj okretaja vijka |
| Veći olovo | Veći linearni hod po okretaju i manji broj okretaja vijka za istu linearnu brzinu | Za isti aksijalni potisak može biti potreban veći moment motora |
Razlučivost regulatora, brzinu motora, potrebni potisak i ciljno vrijeme ciklusa treba uzeti u obzir zajedno. Odabir elektroda ne bi se trebao temeljiti samo na točnosti pozicioniranja.
6. Valjani ili brušeni kuglasti vijak
Potrebna izvedba pozicioniranja i trošak projekta pomažu odrediti je li valjani ili brušeni kuglični vijak prikladan.
Usporedba načina proizvodnje brušenih i valjanih kugličnih vijaka
Valjani kuglasti vijak ima kanal osovine formiran plastičnom deformacijom pomoću kalupa za kotrljanje. Omogućuje učinkovitu proizvodnju i ekonomično rješenje za općenito industrijsko kretanje. DLY obično isporučuje hladno{2}}valjane kuglične vijke u C7 točnosti za opremu za automatizaciju, strojeve za pakiranje, CNC glodalice i druge standardne primjene.
Brušeni kuglični vijak ima klizni put završen preciznim brušenjem. Općenito se odabire kada stroj zahtijeva čvršću kontrolu odvoda, zahtjevnije performanse pozicioniranja ili veću dosljednost pokreta.
Metodu izrade treba odabrati prema potrebnoj točnosti osi. Korištenje vijka za uzemljenje ne može kompenzirati pogreške uzrokovane neprikladnom potpornom konstrukcijom, lošim poravnanjem, fleksibilnim montažnim površinama ili netočnim sklapanjem stroja.
7. Točnost, ponovljivost i aksijalni zazor
Ovi izrazi opisuju različite aspekte performansi kretanja i ne bi se trebali koristiti naizmjenično.
| Termin | Značenje | Strojni efekt |
|---|---|---|
| Točnost olova | Razlika između stvarnog i teorijskog putovanja na određenoj duljini | Utječe na apsolutno pozicioniranje preko udarca |
| Ponovljivost | Sposobnost ponovnog vraćanja u isti zapovjedni položaj | Važno za ponovljene strojne cikluse |
| Aksijalni zazor | Slobodno aksijalno kretanje između vijka i matice pod djelovanjem sile povrata | Utječe na točnost-okretanja smjera |
| Predopterećenje | Unutarnje opterećenje primijenjeno za smanjenje zazora i povećanje krutosti | Poboljšava odziv pri preokretu, ali povećava trenje i pogonski moment |
Terminologija predopterećenja i dostupne razine razlikuju se ovisno o proizvođaču i dizajnu matice. Kupac bi trebao navesti traženi aksijalni zazor, krutost ili uvjet-okretnog momenta radije nego pretpostaviti da jedan kod predopterećenja ima isto značenje za sve dobavljače.
8. Orijentacija montaže i način oslonca
Isti kuglični vijak može imati vrlo različite radne granice ovisno o tome kako su njegovi krajevi poduprti. Uobičajeni aranžmani uključuju konfiguracije fiksno–slobodno, podržano–podržano, fiksno–podržano i fiksno–fiksno.
Fiksni{0}}krajnji oslonac obično sadrži unaprijed napregnuti kutni{1}}kontaktni ležaj koji locira osovinu aksijalno. Suprotni oslonac prihvaća ne-pogonski kraj i pomaže u kontroli otklona vratila. Odgovarajuće potporne jedinice mogu uključivati kombinacije BK/BF, FK/FF ili EK/EF, ovisno o veličini vijka i konstrukciji za ugradnju.
Metoda podrške utječe na:
- Dopuštena brzina vrtnje
- Otpor na izvijanje
- Aksijalna krutost
- Ponašanje pri toplinskom širenju
- Složenost instalacije
Također mora biti navedena orijentacija. Okomita os zahtijeva razmatranje gravitacijskog opterećenja, kočenja motora i zaštite od-pada. Horizontalna ugradnja s dugim-hodom može zahtijevati dodatnu kontrolu sagiba osovine i kritične brzine.
9. Završna obrada i povezane komponente
Standardne osovine s kuglastim navojem često zahtijevaju strojnu obradu prije nego što se mogu ugraditi. Oba kraja vratila moraju odgovarati odabranim nosačima ležaja, sigurnosnoj matici, spojnici motora i okolnoj strukturi stroja.
Karakteristike tipične obrade krajeva vratila s kugličnim navojem
Crtež krajnje-strojne obrade trebao bi definirati:
- Promjer-sjedala ležaja, duljine i tolerancije
- Pozicije ramena
- Vanjski ili unutarnji navoj
- Sigurnosna matica i utori-pričvrsnog prstena
- Promjer spojnice i duljina priključka
- Utori za ključeve, ravni ili dijelovi za ključeve
- Potrebne središnje rupe i skošenja
Ne birajte kuglasti vijak neovisno o njegovim potpornim ležajevima i spojnici. Vijčano vratilo s ispravnim dimenzijama još uvijek može proizvoditi slabo kretanje ako ležište nema krutost ili krajnja strojna obrada stvara neusklađenost.
DLY može isporučiti kuglične vijače s prilagođenom krajnjom strojnom obradom i kompatibilnepotporne jedinice s kuglastim navojemprema montažnom crtežu kupca.
Dodatni radni uvjeti
Devet glavnih specifikacija definira mehaničke zahtjeve, ali okolno okruženje također se mora uzeti u obzir prije konačne potvrde modela.
Važni uvjeti uključuju:
- Radna temperatura
- Prašina, strugotine, rashladna tekućina ili izloženost vlazi
- Vrsta maziva i interval održavanja
- Kontinuirani ili isprekidani rad
- Potreban vijek trajanja
- Ograničenja buke
- Zahtjevi za čistoću ili otpornost-na koroziju
Intervali podmazivanja ne mogu se definirati jednim univerzalnim radnim vremenom. Ponovno podmazivanje ovisi o brzini, hodu, opterećenju, temperaturi, onečišćenju i stanju maziva. Proizvođači opreme trebaju uspostaviti interval na temelju stvarnog radnog ciklusa i provjeriti stanje podmazivanja tijekom puštanja u rad.
Kako specifikacije funkcioniraju zajedno
Parametri kugličnog vijaka ne bi se trebali birati neovisno. Svaki izbor mijenja drugi dio sustava:
- Dulji hod može zahtijevati veći promjer osovine ili drugačiji način oslonca.
- Veća linearna brzina može zahtijevati veći vod kako bi broj okretaja osovine bio ispod kritične-ograničenja brzine.
- Manje vodstvo može povećati raspoloživi potisak, ali i povećati brzinu vrtnje potrebnu za istu brzinu putovanja.
- Veće predopterećenje može poboljšati krutost, ali povećati trenje, temperaturu i moment motora.
- Viši stupanj točnosti može poboljšati kontrolu elektroda, ali ne može eliminirati instalacijske i strukturne pogreške.
Konačni odabir stoga treba provjeriti kao kompletan pogonski sustav koji uključuje kuglični vijak, maticu, potporne ležajeve, spojku, motor, vodilice i strukturu stroja.
Zaključak
Prije odabira kugličnog vretena definirajte aksijalno opterećenje, hod, brzinu, ubrzanje, promjer vijka, visinu, zahtjev za točnost, aksijalni zazor, raspored montaže i obradu kraja. Ove specifikacije daju potrebne podatke za provjeru životnog vijeka, izvijanja, kritične brzine i zahtjeva motora.
Za projekt zamjene pošaljite potpuni broj modela, nacrt s dimenzijama i informacije o instalaciji. Za novi stroj osigurajte radne uvjete radije nego birajte kataloški model samo na temelju promjera i olova.
DLY isporučuje C7 valjane i C5 brušene kuglaste vijke, standardne i prilagođene kuglaste matice, obradu krajeva i odgovarajuće potporne komponente. Naš inženjerski tim može pregledati vaše podatke o aplikaciji i preporučiti odgovarajuću konfiguraciju kugličnog vretena.
