Kuulkruvi ja lineaarse juhiku sobitamine ühe telje jaoks: koormus, kiirus, täpsus ja suurus

A kuulkruvijalineaarne juhendtäidavad samal liikumisteljel erinevaid funktsioone. Selles juhendis selgitatakse, kuidas määrata nende suurust ja sobitada neid koormuse, kiiruse, täpsuse, käigu, jäikuse ja paigaldustingimuste alusel, selle asemel et loota kindla suurusega paaridele.

1. Mida kannab kuulkruvi ja mida kannavad lineaarsed juhikud?

Kuulkruvi ja lineaarsed juhikud töötavad koos, kuid need ei kanna samu koormusi.

Thekuulkruvi edastab peamiselt aksiaalset tõukejõudu. Olenevalt masinast võib see hõlmata kiirendusjõudu, protsessi jõudu, hõõrdetakistust ja vertikaalteljel liikuva sõlme kaalu.

Thelineaarsed juhikud toetavad ja piiravad liikuvat struktuuri. Need kannavad vertikaal- ja külgjõude ning peavad vastu koormuse, välisjõudude ja raskuskeskme --nihke tõttu tekkivatele kaldumis-, kaldumis- ja veeremomentidele.

Sel põhjusel ei tohiks kuulkruvi käsitleda telje peamise radiaalse juhtelemendina. Juhikud peaksid kontrollima liikumisteed, samas kui kruvi annab peamiselt liikumapaneva jõu.

2. Enne suuruse määramist on nõutavad rakenduse sisendid

Enne kummagi komponendi valimist koguge kogu telje töötingimused.

Liikuv missa

Kaasake kõik osad, mis liiguvad koos kelguga, nagu laud, kinnitusdetailid, toorik, spindel, tööriistad ja kõik liikuvale sõlmele paigaldatud seadmed.

Välised jõud

Tehke kindlaks lõikamis-, pressi-, kinnitus- või muud protsessi jõud. Jõu mõju suund ja punkt on olulised, kuna need määravad nii kuulkruvi tõukejõu kui ka lineaarse juhtmomendi koormused.

Paigaldussuund

Määrake, kas telg on horisontaalne, vertikaalne või kaldu. Horisontaalteljel toetavad gravitatsiooni peamiselt juhikud. Vertikaalsel teljel muutub gravitatsioon ka kuulkruvi ja ajamisüsteemi pidevaks aksiaalseks koormuseks.

Käigu ja paigalduse pikkus

Efektiivne käik ei ole sama, mis kruvi kogupikkus. Ruumi on vaja ka kuulmutri, tugiüksuste, võlli{1}}otsa töötlemise ja masina konstruktsiooni jaoks.

Kiirus ja kiirendus

Kiirendus loob inertsiaaljõu vastavalt:

F = m × a

Raske telg võib tekitada märkimisväärse tõukejõu isegi mõõduka kiiruse korral, kui kiirendus on suur.

Täpsusnõuded

Määratlege positsioneerimise täpsus, korratavus, lubatud lõtk või aksiaalne kliirens ja nõutav jäikus. Kruvi täpsusaste peaks tulenema masina tegelikest positsioneerimisnõuetest, mitte lihtsalt valima kõrgeima saadaoleva kvaliteediklassi.

Töötsükkel

Töötunnid, tsüklid tunnis, sõidukaugus tsükli kohta ja koormuse kõikumine mõjutavad kõik nii kuulkruvi kui ka lineaarjuhikute nõutavat kasutusiga.

3. Määrake lineaarsete juhikute suurus jõudude, hetkede ja plokivahe järgi

Lineaarse juhiku suuruse määramine ei tohiks põhineda ainult masina kogumassil.

Näiteks 500 kg kaaluv liikuv koost tekitab gravitatsioonijõu ligikaudu:

500 × 9.81 = 4,905 N

Kui telg kasutab kahte rööpa ja nelja plokki, annab 4905 N võrdselt nelja ploki vahel jagamine vaid idealiseeritud staatilise väärtuse. Päris masinatel on sageli nihke raskuskese või välised jõud, mis tekitavad momente.

Seetõttu tuleks juhendi valimisel kaaluda:

• rööbaste-to-vahe;
• block-to-blokeerida tühikud;
• raskuskeskme--kõrgus;
• piki- ja külgkoormuse asend;
• välisjõu suund;
• kallutamise, õõtsumise ja veeremise hetked.

Rööbaste vahekauguse suurendamine parandab üldiselt vastupidavust veeremismomentidele, samas kui plokkide vahelise pikivahe suurendamine võib parandada vastupidavust kalde- ja kaldemomentidele.

Pärast koormuse jaotuse arvutamist kontrollige juhendi tootja dünaamilist koormust, staatilist koormust, lubatud momente ja nõutavat kasutusiga.

4. Määrake kuulkruvi suurus tõukejõu, eluea, paindumise ja kriitilise kiiruse järgi

Nõutav aksiaalne tõukejõud

Horisontaalse telje jaoks võib vajalikku kruvi tõukejõudu hinnata kiirendusjõu, protsessi välisjõu ja mehaanilise takistuse põhjal.

F_kokku = F_kiirendus + F_protsessi + F_vastupanu

Vertikaalse telje puhul tuleb arvestada ka gravitatsiooniga. Ainuüksi 500 kg vertikaalne liikuv mass tekitab ligikaudu 4905 N gravitatsioonikoormuse enne kiirendus- ja protsessijõudude lisamist.

Kuulkruvi eluiga

Kuulkruvi eluiga sõltub kruvi dünaamilise koormuse reitingu ja samaväärse aksiaalse töökoormuse vahelisest suhtest. Ainult maksimaalse jõu kasutamise asemel tuleks arvestada tegeliku koormuse spektriga.

Kukkumine

Survekoormusele alluvaid pikki kuulkruvisid tuleb kontrollida paindumise suhtes. Olulised tegurid hõlmavad kruvi juure läbimõõtu, toetamata pikkust, toe paigutust ja survejõudu.

Kriitiline kiirus

Pikad pöörlevad kruvid peavad samuti jääma alla nende lubatud kriitilise kiiruse. Kruvi nõutav pöörete arv sõltub lineaarkiirusest ja kruvijuhtmest.

Suurem juhe võib vähendada kruvi pöörlemiskiirust sama lineaarse liikumiskiiruse korral, kuid see muudab ka mootori pöördemomenti, mehaanilist eelist ja positsioneerimise eraldusvõimet. Seetõttu tuleks läbimõõt ja plii valida koos.

5. Sobivuse täpsus, eelkoormus ja jäikus

Üksnes kandevõime ei määra, kas kruvi ja juhikud on õigesti sobitatud. Kogu telg peab tagama ka vajaliku täpsuse ja jäikuse.

Kuulkruvi täpsus

Valige kuulkruvi täpsusaste vastavalt telje liikumisele, positsioneerimise tolerantsile, juhtimisstrateegiale ja masina vea kogueelarvele.

Eellaadimine

Kuulkruvi eelkoormus võib vähendada aksiaalset kliirensit ja suurendada jäikust, samas kui juhiku eelkoormus võib vähendada nihet muutuva koormuse korral. Liigne eelkoormus suurendab aga hõõrdumist, soojuse teket ja tundlikkust paigaldusvigade suhtes.

Eesmärk ei ole määrata kõikjal maksimaalset eelkoormust või maksimaalset täpsust. Kruvi, juhikud, tugilaagrid, ühendus, kinnituspinnad ja masina raam tuleks valida ühe mehaanilise süsteemina.

6. Kontrollige kruvide juhiku joondust ja paigaldusgeomeetriat

Isegi õige suurusega komponendid võivad halvasti töötada, kui kruvi ja juhikud on paigaldatud liigselt valesti.

Olulised paigaldustegurid hõlmavad järgmist:

• siinile paigaldamise-pinna sirgus;
• paralleelsus juhtsiinide vahel;
• kuulkruvi joondamine;
• tugi-laagrite joondamine;
• kuulmutri kinnitustäpsus;
• liikuva vankri jäikus.

Halb joondamine võib suurendada ajami pöördemomenti, kuumust ja kulumist, vähendades samal ajal kasutusiga ja positsioneerimist. Eelsalvestatud süsteemid seavad üldjuhul kõrgemad nõudmised paigalduse täpsusele.

7. Töötatud näide: 500 kg kaaluv horisontaalne automatiseerimise telg

Kaaluge esialgset horisontaalset automatiseerimistelge järgmiste nõuetega:

1. samm: arvutage inertsiaaljõud

Kiirendusel 1,0 m/s²:

F = 500 × 1.0 = 500 N

See on ainult kiirendusjõud. Ikka tuleb lisada protsessi jõud ja mehaaniline vastupidavus.

2. samm: Arvutage juhtkoormus

Juhtsüsteem toetab ligikaudu 4905 N staatilist raskust. Üksikuid plokkide koormusi ei saa siiski kinnitada enne, kui on teada rööbaste vahe, plokkide vahe ja raskuskeskme-asend-.

3. samm: valige juhiste paigutus

Arvutage igale plokile mõjuvad jõud ja momendid, kasutades masina tegelikku geomeetriat, seejärel valige juhtseeria ja ploki konfiguratsioon, mis tagavad vajaliku kandevõime, momendi kandevõime, jäikuse ja eluea.

4. samm: valige kuulkruvi

Määrake kindlaks vajalik aksiaalne tõukejõud ja seejärel kontrollige kruvi läbimõõtu, juhtmestikku, dünaamilist kandevõimet, eeldatavat eluiga, kriitilist kiirust ja vajaduse korral paindumist.

See näide ei määra tahtlikult fikseeritud kruvi või juhiku suurust, kuna puuduvad geomeetria ja protsessi{0}}andmed võivad lõplikku valikut oluliselt muuta.

8. Levinud sobitamisvead

Fikseeritud kruvi{0}}kasutamine-suuruste tabeli juhtimiseks

Kuulkruvi läbimõõdu ja lineaarse juhiku suuruse vahel ei ole universaalset seost-üks-.

Juhikute valimine ainult masina kaalust

Raskuskeskme-nihe- ja välismomendid võivad üksikutele plokkidele tekitada palju suurema koormuse, kui lihtne kaaluarvutus eeldab.

Ainult kuulkruvi valimine kandevõimest

Kruvil võib olla küllaldane aksiaalne kandevõime, kuid see ei suuda siiski täita rakenduse kriitilisi -kiiruse, paindumise, juhtme või paigalduse{1}}pikkuse nõudeid.

Kiirenduse ignoreerimine

Kiirendus võib tekitada olulisi tõuke- ja momentkoormusi, eriti rasketel ja kõrgetel{0}}tsüklitel.

Kuulkruvi kasutamine juhisena

Lineaarsed juhikud peaksid kontrollima liikumisteed. Kuulkruvi peaks peamiselt edastama aksiaalset ajamijõudu.

Liigne eelkoormuse määramine

Rohkem eellaadimist ei ole alati parem. Liigne eelkoormus suurendab hõõrdumist, kuumust ja tundlikkust paigaldusvigade suhtes.

9. Täieliku kuulkruvi ja lineaarse juhikusüsteemi pakkumise kontrollnimekiri

Esialgseks kuulkruvi ja lineaarse juhiku valimiseks esitage:

• Liikuv mass ja väline protsessijõud
• Horisontaalne, vertikaalne või kaldkinnitus
• Tõhus insult
• Maksimaalne kiirus ja kiirendus
• Positsioneerimise täpsus ja korratavus
• Igapäevased töötunnid ja tsüklite sagedus
• Saadaval kuulkruvi paigalduspikkus
• Rööbaste ja plokkide arv
• Rööbaste vahe ja plokkide vahe
• Raskuskeskme-asend-, kui see on saadaval
• Töökeskkond
• Prototüüp ja tootmiskogus

Masinajoonistus või lihtne telgede paigutus on eriti kasulik, kui koormus on nihutatud juhtkeskjoonest.

Järeldus

Kuulkruvi ja lineaarjuhiku sobitamine ei ole kahe kataloogi suuruse sidumise küsimus.

Lineaarjuhikud tuleks valida vastavalt jõududele, momentidele, koormuse jaotusele, geomeetriale ja nõutavale elueale. Kuulkruvi tuleks valida vastavalt aksiaalsele tõukejõule, kasutuseale, läbimõõdule, pliile, kriitilisele kiirusele, paindumisele ja positsioneerimise nõuetele.

Seejärel tuleks lõplikku kombinatsiooni tervikliku süsteemina kontrollida jäikuse, täpsuse, joondamise ja paigaldustingimuste osas.

← Tagasi DLY blogisse