A kuulkruvi paarmuudab pöörleva liikumise kontrollitud lineaarseks liikumiseks kruvivõlli, teraskuulide ja kuulmutri vahelise veereva kontakti kaudu. Selle jõudlust ei määra ainult kruvi. Võistlusraja geomeetria, kuuli tsirkulatsioon, eelkoormus, plii täpsus, toe paigutus, määrimine ja paigalduse joondamine töötavad koos ühe ülekandesüsteemina.
Need tehnoloogiad määravad kindlaks, kas masina telg suudab jõuda korduvalt soovitud asendisse, pöörata suunda ilma liigse liikumiseta ja töötada ettenähtud kiirusel ilma vibratsiooni ja ülekuumenemiseta. Seetõttu võivad kaks sama nimiläbimõõdu ja juhtmega kuulkruvi komplekti tegelikes seadmetes käituda väga erinevalt.
Kuulkruvipaari võtmetehnoloogiate mõistmine aitab inseneridel määrata koostu vastavalt koormuse, käigu, kiiruse ja positsioneerimisnõuetele, selle asemel et valida seda ainult mudelinumbri järgi.
Kuulkruvi paari komponendid
Täielik kuulkruvipaar sisaldab tavaliselt kruvivõlli, kuulmutrit, teraskuule, kuuli tagastussüsteemi ja tihendeid või klaasipuhastiid. Masinateljel töötab see ka tugilaagrite, mootoriühenduse ja määrimissüsteemiga.
| Komponent | Peamine funktsioon | Mõju jõudlusele |
|---|---|---|
| Kruvivõll | Pakub spiraalset jooksurada ja edastab pöörlevat liikumist | Mõjutab plii täpsust, kandevõimet, kriitilist kiirust ja kolonni tugevust |
| Kuulmutter | Sisaldab sobivat jooksurada ja kannab üle aksiaalset koormust | Mõjutab jäikust, kinnitusviisi ja vaba ruumi |
| Terasest kuulid | Rullige võlli ja mutri jooksuteede vahel | Mõjutab sujuvust, koormuse jaotust, eelkoormust ja väsimust |
| Tagastussüsteem | Tsirkuleerib pallid suletud tee kaudu | Mõjutab töökiirust, müra ja ringluse stabiilsust |
| Klaasipuhastid ja tihendid | Piirata saasteainete sisenemist ja määrdeaine kadu | Aidake kaitsta võidusõiduradu ja pikendada tööiga |
Veerekontakt ja võidusõidutee geomeetria
Kuulkruvipaari keskne tehnoloogia on libiseva kontakti asendamine tsirkuleeriva veerekontaktiga. Kui kruvi või mutter pöörleb, liiguvad kuulid mööda spiraalseid jooksuradasid ja kannavad jõudu kahe komponendi vahel. Pärast koormatud tsooni läbimist pöörduvad pallid tsirkulatsioonisüsteemi kaudu tagasi alguspunkti.
See mehhanism vähendab hõõrdumist ja võimaldab sõlmel aksiaalkoormusel tõhusalt töötada. Kuulkruvi kirjeldamine „nullhõõrdumisega” on aga ebatäpne. Veerekontakt, tihendid, määrdeaine kloppimine, eelkoormus ja kuuli retsirkulatsioon tekitavad takistust ja kuumust.
Raceway profiili täpsus on eriti oluline. Kuuli ja soone vastavus kontrollib kontaktpinda ja koormuse jaotust. Halb geomeetria või ebaühtlane kuuli suurus võib põhjustada ebaühtlast koormust, pöördemomendi kõikumist, vibratsiooni ja pinna enneaegset väsimist.
Palli ringluse tehnoloogia
Kuna pallid liiguvad pidevalt läbi koormatud jooksurada, peavad nad tagasi pöörduma läbi suletud ringtee. Levinud tagastuskonstruktsioonid hõlmavad väliseid tagasivoolutorusid, sisemisi deflektoreid ja otsa{1}}tsirkulatsioonikonstruktsioone.
Ükski tsirkulatsioonikonstruktsioon ei ole iga masina jaoks parim. Kompaktne sisekujundus võib sobida piiratud paigaldusruumiga seadmetele, samas kui konkreetse juhtme, kiiruse või koormuse nõude jaoks võib valida mõne muu konstruktsiooni. Üleminekud koormatud raja ja tagasitee vahel peavad võimaldama pallidel sujuvalt siseneda ja lahkuda.
Suurematel pöörlemiskiirustel võib ebastabiilne retsirkulatsioon suurendada lööke, vibratsiooni, temperatuuri ja müra. Kiire{1}}jõudlus sõltub seetõttu enamast kui kruvijuhtmest. See nõuab ka sobivat tagastustee-geomeetriat, kuulide vahekaugust, määrimist ja paigaldustäpsust.
Plii täpsus ja positsioneerimine
Teoreetiline lineaarne käik ühe kruvi pöörde kohta on võrdne nimijuhtmega. Tegelik sõit erineb pisut juhtmevea tõttu. Kuulkruvi täpsus kirjeldab selle tegeliku liikumise lubatud varieerumist kindlaksmääratud käigupikkuse jooksul.
Positsioneerimist ei tohiks hinnata ainult täpsusastme järgi. Masina telje lõplik viga võib hõlmata ka aksiaalset kliirensit, elastset deformatsiooni, tugilaagrite liikumist, soojuspaisumist, sidumisviga, paigaldusviga ja tagasiside süsteemi piiranguid.
Oluline erinevus:plii täpsus kirjeldab liikumisviga, tagasilöök kirjeldab liikumise kaotamist tagurdamise ajal ja korratavus kirjeldab, kui järjekindlalt telg naaseb samasse kästud asendisse. Neid termineid ei tohiks kasutada vaheldumisi.
Valtsitud kuulkruve kasutatakse laialdaselt üldistes automatiseerimis- ja positsioneerimissüsteemides, samal ajal kui maandatud kuulkruvid valitakse siis, kui rakendus nõuab suuremat juhtme täpsust ja kontrollitavamat radade geomeetriat. Sobiv hinne peaks põhinema pigem nõutud telje jõudlusel kui eeldusel, et kõrgeim hinne on alati vajalik.
Eelkoormus, tagasilöök ja jäikus
Sisemine aksiaalne kliirens võib telje suuna muutmisel kaotada liikumise. Eelkoormus rakendab kuulide ja jooksuteede vahel sisemist jõudu, et vähendada kliirensit ja suurendada aksiaalset jäikust. Selle saab luua palli-suuruse, nihkega võidusõidutee kujunduse või topeltmutri-paigutuse abil.
Suurem eelkoormus ei ole automaatselt parem. Eelkoormuse suurendamine võib parandada ümberpööramisreaktsiooni ja jäikust, kuid suurendab ka hõõrdemomenti ja soojuse teket. Liigne eelkoormus võib lühendada väsimuse eluiga, suurendada mootori nõudlust ja muuta koostu nihke suhtes tundlikumaks.
Õige eelkoormus sõltub välisest aksiaalkoormusest, nõutavast jäikusest, töötsüklist, kiirendusest, töökiirusest ja paigalduse täpsusest. Tagasihoidlike positsioneerimisnõuetega rakendused ei pruugi vajada sama eelkoormust kui täppismasina{1}}tööriista etteandetelg.
Koormusvõime ja väsimuse kestus
Kuulkruvi kandevõimet mõjutavad kuuli läbimõõt, jooksuraja geomeetria, koormatud kuulide arv, tsirkulatsiooniahelate arv ja materjali seisund. Tavaliselt pakuvad kataloogid dünaamilise koormuse põhireitingut väsimuse{1}}eluea arvutamiseks ja põhilist staatilise koormuse reitingut püsideformatsiooni kontrollimiseks suure või statsionaarse koormuse korral.
Tegelik tööiga on tugevalt mõjutatud ekvivalentsest aksiaalkoormusest. Löökkoormused, halb joondus ja saastumine võivad muuta üksikute kuulide tegeliku koormuse palju suuremaks, kui masina nominaalne tõukejõud eeldab. Kuna arvutatud väsimuse eluiga muutub koormuse tõttu järsult, võib vale koormuse hinnang anda ebareaalse tööea tulemuse.
Seetõttu tuleks valikul arvesse võtta tavalist koormust, tippkoormust, kiirendusjõudu, töötsüklit ja töösuunda. Vertikaalne telg võib vajada ka pidurit või vastukaalu, kuna kuulkruvi kõrge efektiivsus võimaldab-tagasi sõita, kui ajami pöördemoment on eemaldatud.
Kiirus ja kriitiline kiirus
Suurem plii tekitab rohkem lineaarset liikumist pöörde kohta, võimaldades saavutada soovitud ettenihke kiiruse väiksema pöörlemiskiirusega. Kuid plii mõjutab ka vajalikku ajami pöördemomenti, saadaolevat mehaanilist eraldusvõimet ja mutri konstruktsiooni.
Pöörleva kruvi puhul võib maksimaalset kiirust piirata kuuli tsirkulatsioonisüsteem ja võlli kriitiline kiirus. Kriitiline kiirus on pöörlemiskiirus, mille juures kruvi läheneb painderesonantsile ja hakkab piitsutama või vibreerima. Seda mõjutavad peamiselt kruvi juure läbimõõt, toetamata pikkus ja otste{2}}toe paigutus.
Pikk ja peenike kruvi saavutab tavaliselt kiiruspiirangu varem kui lühike, suurema{0}}läbimõõduga kruvi. Juure läbimõõdu suurendamine, toestuseta pikkuse vähendamine või jäigema tugikorralduse kasutamine võib tõsta lubatud töökiirust. Disain peaks säilitama sobiva varu allpool arvutatud piiri, mitte töötama pidevalt resonantsil.
Soojuskontroll ja määrimine
Kuumus muudab kruvi võlli pikkust ja võib tekitada positsioneerimise triivi isegi siis, kui esialgne juhtme täpsus on kõrge. Kuumus võib tuleneda eelkoormusest, tugilaagritest, tihenditest, kiirest tsüklist ja ebapiisavast või liigsest määrimisest.
Määret kasutatakse tavaliselt seal, kus eelistatakse lihtsat hoolduskorraldust, samas kui õlimäärimist võib kasutada tsentraliseeritud või{0}}suurema kiirusega süsteemides. Määrdeaine tüüp, viskoossus ja täiendamise intervall peavad vastama töökiirusele, koormusele, temperatuurile ja ümbritsevale keskkonnale.
Täppisseadmed võivad kasutada ka temperatuuri jälgimist, kontrollitud soojendamist-, termilist kompensatsiooni, võlli eelpingutus- või jahutusmeetmeid. Need meetodid käsitlevad termilist käitumist süsteemi tasemel, selle asemel, et tugineda ainult kuulkruvi kõrgemale täpsusastmele.
Tugi ja installimine
Kuulkruvipaar ei tööta oma kinnituskonstruktsioonist sõltumatult. Tugilaagrid määravad kruvi asukoha aksiaalselt ja radiaalselt, samas kui sidur ühendab selle mootoriga. Üldised tugikorraldused hõlmavad fikseeritud-vaba, fikseeritud-toega ja fikseeritud-fikseeritud konfiguratsioone.
Paigaldusviga võib tekitada külgkoormuse, mille kandmiseks kuulkruvi ei ole ette nähtud. See võib põhjustada ebatavalist pöördemomenti, ebaühtlast kulumist ja liigset temperatuuri. Kruvivõll, mutri korpus, tugilaagrid ja lineaarne juhtsüsteem peaksid jagama õiget joondust.
Lõpptöötlus peab sobima ka valitud laagritugede ja mootoriühendusega. DLY kuulkruve saab tarnida koos rakendusespetsiifilise{1}}otsa töötlemisega ja sobitadakuulkruvi tugiüksusedmasina struktuuri integreerimiseks.
Valiku põhiparameetrid
| Parameeter | Miks see on oluline | Teave kinnitamiseks |
|---|---|---|
| Kruvi läbimõõt | Mõjutab kandevõimet, jäikust, paindetakistust ja kriitilist kiirust | Aksiaalne koormus, kogupikkus ja tugikaugus |
| Plii | Mõjutab lineaarset kiirust, mootori pöördeid, pöördemomenti ja eraldusvõimet | Sihtkiirus, kiirendus ja mootori omadused |
| Täpsusaste | Reguleerib lubatud juhtmete varieerumist | Positsioneerimise tolerants ja tõhus reisimine |
| Eellaadimine või kliirens | Mõjutab lõtku, jäikust, pöördemomenti ja temperatuuri | Tagurdamise täpsus, töötsükkel ja väline koormus |
| Pähkli vorm | Määrab paigaldusliidese ja saadaoleva kandevõime | Korpuse mõõtmed ja paigaldussuund |
| Toetuse korraldus | Mõjutab aksiaalset jäikust, kriitilist kiirust ja termilist käitumist | Käigukäik, võlli pikkus, kiirus ja paigaldusruum |
| Töökeskkond | Määrab tihendus-, määrimis- ja kaitsenõuded | Tolm, laastud, niiskus ja ümbritseva õhu temperatuur |
Rakendused
Kuulkruvipaare kasutatakse seal, kus on vaja kontrollitud lineaarset liikumist, aksiaalset kandevõimet ja korratavat positsioneerimist. Tüüpilisteks rakendusteks on CNC etteandeteljed, tööstusautomaatika, pakkimismasinad, kontrolliseadmed, pooljuhtseadmed, meditsiiniseadmed ja robotpositsioneerimissüsteemid.
Nõutav tehnoloogia tase on rakenduseti erinev. Üldine ülekandemehhanism võib seada esikohale kulud, kandevõime ja töökindluse, samas kui masina-tööriista telg võib panna suuremat rõhku juhtme täpsusele, eelkoormusele, termilisele stabiilsusele ja konstruktsiooni jäikusele. Valik peaks algama töötingimustest, mitte ainult rakenduse nimest.
KKK
Kas kuulkruvi paar on sama mis kuulkruvi?Mõisteid kasutatakse sageli vaheldumisi. "Kuulikruvipaar" rõhutab kruvivõlli ja kuulmutri koostu, sealhulgas kuulid ja tsirkulatsioonikomponente, mitte ainult kruvivõlli.
Mitte iga kuulkruvi ei ole tagasilöök-vaba. Aksiaalne kliirens sõltub sisemisest konstruktsioonist ja montaaži seisukorrast. Sobiv eelkoormus võib vähendada või kõrvaldada mõõdetavat kliirensit, kuid see suurendab ka hõõrdemomenti ja kuumust.
Oluliste tegurite hulka kuuluvad juhtme täpsus, aksiaalne kliirens, eelkoormus, elastne deformatsioon, tugi{0}}laagrite jäikus, soojuspaisumine, paigalduse joondamine ning masina tagasiside- ja juhtimissüsteem.
Tavalisteks põhjusteks on liigne eelkoormus, sobimatu määrimine, vale joondamine, kahjustatud tsirkulatsioonikomponendid, liigne kiirus ja tihendustakistus. Enne määrdeaine või eelkoormuse vahetamist tuleb allikat kontrollida.
Järeldus
Kuulkruvipaari põhitehnoloogia ei piirdu madala{0}}hõõrdumisega liikumisega. Usaldusväärne jõudlus tuleneb võidusõiduraja geomeetria, kuuli tsirkulatsiooni, täpsuse, eelkoormuse, jäikuse, kandevõime, kiiruse reguleerimise, määrimise ja kinnitusstruktuuri koostoimest.
Valimiseks kinnitage aksiaalkoormus, efektiivne käik, sihtkiirus, täpsusnõue, töötsükkel, paigaldusruum, toe paigutus ja töökeskkond. DLY võib pakkuda valtsitud C7 ja maandatud C5 kuulkruvilahendusi, sealhulgas mutri konfiguratsiooni, eelpinget, otsatöötlust ja tugi{3}}üksuste sobitamist.
Kuulkruvi valimiseks või tehniliseks kinnituseks saatke nõutav läbimõõt, juht, käik, koormus, kiirus, täpsusaste ja lõpp{0}}töötlusjoonis.
Viited
- ISO 3408-1 - Kuulkruvid: sõnavara ja tähistus.
- ISO 3408-3 - Kuulkruvid: vastuvõtutingimused ja vastuvõtutestid.
- Tootja insenerikataloogid ja tehnilised juhendid, mis hõlmavad kuulkruvi täpsust, eelkoormust, koormust ja kriitilist kiirust.
