Kas kuulkruvi suudab hoida vertikaalset koormust? Tagasisõit, piduri- ja ohutusdisain

Masina vertikaaltelg võib mootori toiteallika ajal täpselt seiskuda ja muutuda toite väljalülitamise hetkel siiski ohtlikuks. Põhjus on lihtne: kuulkruvi suudab toetada ja liigutada vertikaalset koormust, kui see on õige suurusega, kuid selle tõhus veerekontakt võimaldab tavaliselt koormal kruvi tagurpidi juhtida.

Vertikaali jaokskuulkruvitelg, kandevõime ja kandevõime on seega kaks erinevat disainiküsimust. Kruvi, mutter, tugilaagrid ja mootor peavad kandma tööjõudu, samas kui pidur või muu iseseisev seade peab kontrollima tahtmatut allapoole liikumist voolukatkestuse, hädaseiskamise või ajami vea ajal.

See eristus on oluline CNC Z-telgede, tõstelaudade, vertikaalsete pakkimisjaamade, kontrolliseadmete, montaažimasinate ja muude süsteemide puhul, kus gravitatsioon mõjutab liikuvat massi pidevalt.

Vertikaalne koormusvõime

Kuulkruvi võib kanda ja paigutada vertikaalset koormust oma teljesuunalise koormuse, eluea, kiiruse ja jäikuse piirides. Tavaliselt ei tohiks seda siiski käsitleda iselukustuva-seadmena. Kui ajami pöördemoment kaob, rakendab gravitatsioon mutterile aksiaalset jõudu. Kuna veerekontakt tekitab madala hõõrdumise, võib see aksiaaljõud tekitada vastupidise pöördemomendi ja keerata kruvi.

Mootori pöördemoment võib säilitada asendit, kui ajam jääb pingesse. See ei paku samasugust kaitset pärast elektrienergia katkemist. Samuti parandab eelkoormatud mutter aksiaalset jäikust ja vähendab lõtku, kuid see ei muuda kuulkruvi usaldusväärselt iselukustuvaks-.

Miks toimub tagantsõit?

Kuulkruvi on mõeldud mootori pöörlemise muutmiseks tõhusaks lineaarseks liikumiseks. Sama mehhanism võib töötada ka vastupidises suunas: aksiaalne jõud mutrile võib tekitada kruvi võlli pöörlemise. Seda nimetatakse tagasisõiduks.

Tagasisõidu kalduvust mõjutavad mitmed tegurid:

• Plii:suurem juhe tekitab üldiselt sama aksiaalkoormuse korral rohkem tagasipöördemomenti.
• Vastupidine efektiivsus:tõhus veerekontakt muudab tagurpidi liikumise lihtsamaks kui suure{0}}hõõrdumisega liugkruviga.
• Liikuv mass:laud, tööriistad, toorik ja kinnitatud mehhanismid aitavad kaasa gravitatsioonilisele koormusele.
• Kiirendus ja aeglustus:dünaamiline jõud võib ületada ainult gravitatsioonist põhjustatud jõudu.
• Väline protsessi jõud:lõikamis-, pressimis- või käsitsemisjõud võivad mõjuda gravitatsiooniga või vastu.
• Sõida{0}}rongi kaod:tihendid, laagrid, juhikud ja mootor lisavad takistust, kuid seda muutuvat takistust ei tohiks kasutada turvapidurina.

Keerme suund ei lahenda probleemi. Vasak-kruvi muudab kruvi pöörlemise ja mutri liikumise vahelise suhte vastupidiseks, kuid gravitatsioon võib seda siiski vastavas pöörlemissuunas tagasi pöörata.

Gravitatsioonijõud ja vastupidine pöördemoment

Esimene hinnang on kogu liikuva massi poolt tekitatud allapoole suunatud jõud:

kus F_gon gravitatsioonijõud njuutonites, m on liikuv kogumass kilogrammides ja g on ligikaudu 9,81 m/s².

Kruvi võlli ligikaudset tagasipöördemomenti saab seejärel väljendada järgmiselt:

kus T_tagasion vastupidine pöördemoment N·m, F on telgjõud njuutonites, P on kruvi pöördemoment meetrites pöörde kohta ja η_ron vastupidine efektiivsus.

Näiteks 120 kg kaaluv liikuv koost tekitab umbes 1177 N gravitatsioonijõudu. 10 mm vahekauguse ja eeldatava tagasikäigu efektiivsusega 0,85 on hinnanguline raskusjõu{6}}genereeritud pöördemoment ligikaudu 1,59 N·m:

See on ainult gravitatsiooni hinnang. Pidurite ja mootorite suuruse määramisel tuleb arvesse võtta ka kiirendust, protsessi jõudu, ülekandearvu, komponentide inertsust, tõhususe varieerumist, nõutavat peatumisaega ja sobivat ohutustegurit. Valitud pidurit tuleb kontrollida, kasutades selle tootja lubatud pöördemomenti, häda{2}}seiskamisrežiimi, sisselülitusaja ja kasutusea{3}}andmeid.

Laadimis{0}}hoidmismeetodid

Tavaline juhtimisjada on hoida servo pinge all, kuni pidur vabastatakse, liigutada telge, peatuda servo juhtimisel, rakendada pidur ja alles seejärel eemaldada mootori pöördemoment. Piduri vabastamine enne, kui mootor on saavutanud hoidmismomendi, võib võimaldada lühikese, kuid kahjustava kukkumise. Ajastus ja tagasiside loogika tuleks kontrollida kasutuselevõtmisel maksimaalse eeldatava koormuse korral.

Vertikaalse telje jõu tingimused

Õige vertikaaltelje-arvutus eraldab erinevad töötingimused selle asemel, et kontrollida ainult staatilist kaalu.

Kuulkruvi eluea arvutamiseks kasutatakse töötsükli keskmist aksiaalset koormust, samas kui suurim töökoormus peab jääma kohaldatavate staatiliste ja dünaamiliste piiridesse. Need on piduri-piduri arvutamisest eraldiseisvad.

Kruvi suund ja otsatugi

Kui masina paigutus seda võimaldab, võib fikseeritud laagri ja ajamiotsa asetamine liikuva mutri kohale hoida raskusjõu mõjul suurema osa kruvist pinges. Peamiselt pinges koormatud kruvi ei allu samba paindumisele samamoodi nagu pikale surutud kruvile.

Kui vertikaalne koormus surub võlli kokku, tuleb kontrollida juure läbimõõtu, toetamata pikkust ja otsa{0}}toe seisundit. Seda käsitletakse eraldi dokumendiskuulkruvi painde arvutamine. Samuti tuleb kontrollida kruvi kriitilist kiirust, tugi-kandevõimet ja joondust.

Tüüpiline pöörlev-kruviseade kasutab aksiaalse ja radiaalse asendi reguleerimiseks ajami otsas fikseeritud laagriüksust ning stabiilse pöörlemise võimaldamiseks vastasotsas on tugilaager. Tegelik toe paigutus peaks vastama võlli{2}}otsa töötlemisele, kiirusele, aksiaalkoormusele ja nõutavale jäikusele.

Levinud disainivead

• Eeldades, et statsionaarne servo on toite{0}}väljalülituspidur:juhtimismoment kaob, kui ajam ei saa toidet anda.
• Eellaadimise kasutamine turvafunktsioonina:eelkoormus parandab jäikust ja lõtku jõudlust, mitte usaldusväärset koormuse hoidmist.
• Piduri valimine ainult raskusjõu pöördemomendi järgi:Valikut võivad mõjutada hädaseiskamisenergia, lülitumise viivitus ja maksimaalne dünaamiline koormus.
• Kogu liikuva massi ignoreerimine:tööriistad, kinnitused, toorikud, kaablid ja abimehhanismid peavad olema kaasas.
• Ainult kruvide koormusnormi kontrollimine:Mutri eluiga, võlli paindumine, tugilaagrid, mootori pöördemoment, haakejõud ja pidurite jõudlus on erinevad piirid.
• Piduri rakendamine iga tavalise suure{0}}peatuse ajal:seisupidur võib kiiresti kuluda, kui seda kasutatakse sõidupidurina, välja arvatud juhul, kui see on spetsiaalselt selleks otstarbeks ette nähtud.

Järeldus

Kuulkruvi võib liikuda ja toetada vertikaalset koormust, kuid kõrge ülekandeefektiivsus teeb võimalikuks ka tagasisõidu. Usaldusväärne vertikaaltelje-konstruktsioon eraldab seega liikumisjuhtimise koormuse hoidmisest. Kruvi ja mootor juhivad normaalset liikumist; pidur, klamber või muu turvaseade juhib koormust, kui pöördemoment pole saadaval.

Disain peaks arvestama liikuva kogumassi, plii, vastupidise pöördemomendi, kiirenduse, protsessi jõudu, pidurdusreaktsiooni ja lõpp{0}}toe paigutust. Eelkoormust ja keerme suunda ei tohi käsitleda kontrollitud piduri asendajatena. Kui tahtmatu laskumine tekitab olulise ohu, tuleks masina ametliku riskianalüüsi kaudu valida sõltumatu sekundaarne seade.

Viited

1. ISO 3408-1, kuulkruvid – sõnavara ja nimetus.
2. Kuulkruvide üldine tehniline kataloog, jaotised, mis hõlmavad tõukejõu---momendi suhteid, tagasikäigu efektiivsust, tugiüksusi ja kruvi-võlli paindumist.

← Tagasi DLY blogisse