CNC-pinkides ja automaatikasüsteemides teevad lineaarsed juhtsiinid ja kelgud palju enamat kui ainult liikumist. Need kannavad liikuvat platvormi, peavad vastu lõikamis- või töötlemisjõududele, kontrollivad vibratsiooni ja aitavad masinal säilitada täpsust ka pikaajalisel töötamisel.
Paljud juhtsiinide rikked ei ole põhjustatud toote halvast kvaliteedist. Reaalsetes rakendustes saab probleem sageli alguse valest koormuse hinnangust. Rööp võib paberil tunduda piisavalt tugev, kuid pärast kuudepikkust kiiret liikumist, sagedasi käivitamisi ja seiskamisi või ebaühtlast laadimist võib kelk hakata müra tegema, kaotada täpsust või kuluda oodatust palju kiiremini.
Seetõttu ei tohiks lineaarse juhtrööpa ja kelgu kandevõime valimisel lähtuda ainult rööpa suurusest. Õige valik peaks järgima ühte põhiprintsiipi:
Arvutage tegelik koormus, kontrollige nii staatilist kui dünaamilist kandevõimet ja jätke tegeliku töötingimuste jaoks piisavalt ohutusvaru.
See juhend selgitab, kuidas hinnata CNC-masinate, automatiseerimisslaidide, pukksüsteemide ja muude lineaarsete liikumisseadmete kandevõimet.
1. Alustage tõelisest liikuvast massist
Esimene samm on kogu liikuva massi arvutamine.
See peaks sisaldama järgmist:
- Töödeldava detaili kaal
- Armatuuri kaal
- Liikuva laua kaal
- Spindli või tööriistapea kaal
- Vagunid
- Trosskett ja muud liikuvad tarvikud
Levinud viga on ainult tooriku massi arvutamine. Tegelikes seadmetes võivad laud, kinnitus, mootoriklamber, kaablikett ja tööriistad lisada suure koormuse.
Näiteks kui CNC liuglaud kannab 20 kg toorikut, kuid liikuv laud, kinnitus ja spindel koos kaaluvad veel 60 kg, ei kanna juhtsüsteem 20 kg. See kannab 80 kg.
Põhiline vertikaalne koormus on:
Fv=m × g
Kus:
- Fv= vertikaalne koormus
- m= liikuv kogumass
- g = 9.8 m/s²
2. Kaaluge kiirust ja kiirendust
Madala kiirusega-seadmete puhul võib peamiseks koormuseks olla kaal. Kuid CNC- ja automaatikasüsteemide puhul on kiirendus sageli olulisem.
Kui masin käivitub, seiskub või kiiresti suunda muudab, tekib inertsjõud:
Fa=m × a
Kus:
- Fa= inertsjõud
- m= liikuv mass
- a= kiirendus
Seetõttu võib kerge, kuid kiire -kiire-ja-paigutamise masin vajada oodatust tugevamat juhtsüsteemi. Staatiline koormus tundub väike, kuid dünaamiline koormus võib sagedase kiirendamise ja aeglustamise tõttu olla suur.
CNC-masinate, automaatikamoodulite ja pukksüsteemide puhul tuleks kiirendus alati koormuse arvutamisel arvesse võtta.
3. Ärge ignoreerige hetkekoormust
Paljudes pärismasinates ei vea lineaarkärud üles, kuna vertikaalkoormus on liiga suur. Need ebaõnnestuvad, kuna koormus ei ole tsentreeritud.
Kui raskuskese on juhtrööpa pinnast kõrgemal või sellest eemal, tekitab see ümbermineku momendi. See hetk suurendab koormust ühele kelgu küljele või süsteemi ühele kelgule.
See on tavaline:
- CNC Z{0}}teljekoostud
- Pukk-ruuterid
- Laserlõikusmasinad
- Puidutöötlemismasinad
- Konsoolkonstruktsioonid
- Laiad liikuvad lauad
- Ühe rööpa-kujundus
Hetke saab hinnata järgmiselt:
M = F × h
Kus:
- M= hetke laadimine
- F= rakendas jõudu
- h= kaugus raskuskeskmest rööpa kinnituspinnani
Laiem rööpavahe või pikem kelguvahe võib sageli parandada jäikust tõhusamalt kui lihtsalt suurema rööpamõõdu valimine.
CNC- ja automaatikasüsteemide jaoks on ühine ja stabiilne struktuur: kaks paralleelset siini, mille mõlemal siinil on kaks kelku.
See paigutus parandab koormuse jaotust, momendikindlust ja pikaajalist-jooksu stabiilsust.
4. Arvutage iga kelgu koormus
Pärast kogukoormuse arvutamist tuleb järgmise sammuna hinnata iga vaguniga kantavat last.
Põhisüsteemi jaoks:
P0=Fv / n
Kus:
- P0= staatiline koormus vankri kohta
- Fv= vertikaalne koormus
- n= vagunite koguarv
See on aga ainult teoreetiline keskmine koormus.
Päris masinates jaotatakse koormus harva ideaalselt järgmistel põhjustel:
- Paigalduspinna viga
- Rööpa paralleelsuse viga
- Ebaühtlane pingutamine
- Konstruktsioonide deformatsioon
- Nihutatud raskuskese
- Lõikejõud või väline jõud
Seega võib ühe vankri tegelik koormus olla keskmisest suurem.
Realistlikuma valiku tegemiseks tuleks arvestada ka momentkoormusega:
P0=(Fv / n) + (M / L)
Kus:
L= vankrivahe
M= ümberpööramishetk
See valem annab iga vaguni kohta konservatiivsema hinnangu.
5. Arvutage dünaamiline ekvivalentkoormus
Dünaamilistes tingimustes peab kelk toetama raskuse, inertsi ja välisjõu kombinatsiooni.
Kogu dünaamilist jõudu saab hinnata järgmiselt:
Ft=Fv + Fa + Fe
Kus:
- Ft= kogu dünaamiline jõud
- Fv= vertikaalne koormus
- Fa= inertsjõud
- Fe= väline jõud, nt lõikejõud või töötlemisjõud
Seejärel saab dünaamilise koormuse ühe kelgu kohta hinnata järgmiselt:
P1=(Ft / n) + (Ft × h / L)
Kui masinal on käigu erinevate osade ajal muutuvaid koormusi, kasutage samaväärset dünaamilist koormust:
Pm=∛[(P1³L1 + P2³L2 + …) / kogu teepikkus]
Paljude standardsete automatiseerimisrakenduste puhul, kui koormus on suhteliselt stabiilne,Pm võib käsitleda kui P1.
6. Rakendage töötingimuste tegurit
Teoreetilisest koormusest lõplikuks valikuks ei piisa. Päris masinatel esineb vibratsiooni, lööke, koormuse kõikumist ja paigaldusvigu.
Rakendada tuleks töötingimuste tegurit:
P=Ka × P1
Kus:
- P= parandatud dünaamiline koormus
- Ka= töötingimuste tegur
- P1= arvutatud dünaamiline veokoormus
Tüüpilised võrdlusväärtused:
| Töötingimus | Soovitas Ka |
|---|---|
| Sujuv madala{0}}kiirusega liikumine | 1.0–1.2 |
| Üldised automaatikaseadmed | 1.2–1.5 |
| CNC-masin või sagedase käivitamise{0}}seiskamissüsteem | 1.5–2.0 |
| Tugev löök või raske lõikamine | 2.0–3.0 |
7. Kontrollige staatilist ohutustegurit
Staatilise koormuse reitingC0kasutatakse selleks, et kontrollida, kas kelk ja rööbas taluvad koormuse all tekkivat jäävdeformatsiooni.
Staatiline ohutustegur on:
S0 = C0 / P0
Kus:
- S0= staatiline ohutustegur
- C0= põhiline staatilise koormuse reiting
- P0= staatiline koormus vankri kohta
Soovitatavad väärtused:
| Rakendus | Soovitatav S0 |
|---|---|
| Üldised automaatikaseadmed | Suurem või võrdne 1,5 |
| CNC-masin või täppisautomaatikasüsteem | Suurem või võrdne 2,0 |
| Suur koormus või kokkupõrge | Suurem või võrdne 3,0 |
Kui staatiline ohutustegur on liiga madal, võib rööpale või vankrile tekkida püsiv süvendamine. Kui see juhtub, võib süsteem kaotada sujuvuse ja täpsuse isegi siis, kui määrimist hiljem parandatakse.
8. Kontrollige dünaamilist kasutusiga
Dünaamilise koormuse reitingCkasutatakse kasutusea hindamiseks.
Palli{0}}tüüpi lineaarsete juhikute puhul:
L=(C / P)³ × 100 000 km
Rull{0}}tüüpi lineaarsete juhikute jaoks:
L=(C / P)^ (10/3) × 100 000 km
Kus:
- L= hinnatud kasutusiga
- C= põhiline dünaamilise koormuse reiting
- P= parandatud dünaamiline koormus
Arvutatud eluiga peaks olema pikem kui seadme sihttööiga.
Tüüpiline viide:
| Seadme tüüp | Ühine sihtelu |
|---|---|
| Üldised automaatikaseadmed | 5000–10 000 km |
| CNC masinad | 10 000–30 000 km |
| Raske-või suure-koormusega-rattavarustus | Nõutav suurem ohutusvaru |
Kuna juhiku eluiga on koormuse suhtes väga tundlik, võib tegeliku koormuse väike suurenemine kasutusiga oluliselt lühendada. Seetõttu on pideva töötamise seadmete puhul sageli riskantne valik "piisavalt".
9. Praktilised valikuetapid
Praktiline valikuprotsess võib olla:
- Arvutage kogu liikuv mass.
- Kinnitage maksimaalne kiirus ja kiirendus.
- Mõõtke raskuskeskme nihe ja kelgu vahe.
- Arvutage staatiline koormus ühe kelgu kohta.
- Arvutage dünaamiline koormus ühe kelgu kohta.
- Rakendage töötingimuste tegurit.
- Valige esialgne juhtsiinide suurus tootja kataloogist.
- Kontrollige staatilist ohutustegurit.
- Kontrollige dünaamilist kasutusiga.
- Kui tulemus ei ole piisav, suurendage rööpa suurust või kelgu kogust.
CNC- ja automaatikasüsteemide puhul on tavaliselt kindlam kontrollida kandevõimet kõige nõudlikuma, mitte keskmise seisukorra alusel.
10. Tavaliste rakenduste valikusoovitused
| Rakendus | Töötingimus | Soovitatav juhise tüüp | Common Rail suurus |
|---|---|---|---|
| Valgusautomaatika, kontrollseadmed, väikesed käitlussõlmed | Väike kiirus, kerge koormus | Pall{0}}tüüpi lineaarne juhik | 15 / 20 |
| Pakkimismasin, laserseadmed, standardne automaatika liug | Keskmine kiirus, mõõdukas koormus | Pall{0}}tüüpi lineaarne juhik | 20 / 25 |
| CNC ruuter, freespink, puidutöötlemismasin | Lõikejõud, vibratsioon, sagedane liikumine | Palli-tüüpi või rull-tüüpi juhis | 25 / 30 / 35 |
| Pukkmasin,{0}}kiire täppisautomaatika | Suur kiirendus, momentkoormus | Eelistatakse rull{0}}tüüpi juhendit | 35 / 45 |
| Raske{0}}CNC- või löökseadmed | Suur koormus, tugev vibratsioon | Rull{0}}tüüpi juhend | 45 / 55 |
Need väärtused on vaid praktilised viited. Lõplikku valikut tuleks alati kontrollida tegeliku koormuse, kasutusea ja tootja kataloogi andmete alusel.
11. Kandevõime arvutamise tabel
| Üksus | Sümbol | Üksus | Väärtus |
|---|---|---|---|
| Liikuv mass | m | kg | |
| Maksimaalne kiirendus | a | m/s² | |
| Raskuskeskme nihe | h | mm | |
| Vagunite vahekaugus | L | mm | |
| Rööbaste arv | - | tk | |
| Vagunid raudtee kohta | - | tk | |
| Vagunite koguarv | n | tk | |
| Väline jõud / lõikejõud | Fe | N | |
| Töötingimuste tegur | Ka | - | |
| Siht L10 eluiga | L | km | |
| Vertikaalne koormus | Fv | N | m × 9.8 |
| Inertsi jõud | Fa | N | m × a |
| Kogu dünaamiline jõud | Ft | N | Fv + Fa + Fe |
| Staatiline koormus vankri kohta | P0 | N | (Fv / n) + (M / L) |
| Dünaamiline koormus vankri kohta | P1 | N | (Ft / n) + (Ft × h / L) |
| Korrigeeritud dünaamiline koormus | P | N | Ka × P1 |
| Nõutav staatilise koormuse reiting | C0 | N | P0 × ohutustegur |
| Nõutav dünaamilise koormuse reiting | C | N | Põhineb sihtelul |
| Soovitatav rööpa suurus | - | - |
12. Levinud valikuvead
Ainult tooriku kaalu arvutamine
Juhtsüsteem kannab kogu liikuvat struktuuri, mitte ainult töödeldavat detaili. Kaasa tuleks lisada laud, kinnitus, spindel, kelk ja trossiketi kaal.
Momendikoormuse ignoreerimine
Juhiku vertikaalne kandevõime võib olla küllaldane, kuid see võib siiski ümbermineku momendi tõttu ebaõnnestuda. See on eriti levinud Z-telje ja konsoolstruktuuride puhul.
Liiga väikese turvateguri kasutamine
Testimise ajal töötav rööp võib pärast pikaajalist-tootmist siiski ebaõnnestuda. Täppisseadmed ja CNC-süsteemid nõuavad piisavat ohutusvaru.
Kiirenduse ignoreerimine
Kiiretel{0}}automaatikasüsteemidel võib olla madal staatiline, kuid suur dünaamiline koormus. Kaaluda tuleb sagedast kiirendamist ja aeglustumist.
Valik ainult rööpa laiuse järgi
Ühe seeria 25 mm siinil ei pruugi olla sama kandevõimet kui teisel 25 mm siinil. Kontrollige alati kataloogist dünaamilist koormust, staatilist koormust ja momendi reitingut.
Järeldus
Kandevõime valimine alineaarne juhtsiin ja kelkCNC- ja automaatikasüsteemide jaoks pole lihtsalt suurema rööpa valimine. Usaldusväärne valik peaks põhinema tegelikul liikuval massil, kiirendusel, koormuse suunal, hetkekoormusel, töötingimustel, staatilisel ohutusteguril ja dünaamilisel tööeal.
Kergete automatiseerimissüsteemide puhul võib piisata standardsest palli{0}}tüüpi juhikust. CNC-masinate, pukksüsteemide, kiirete{2}moodulite või raskete lõikerakenduste jaoks on vaja suuremat jäikust, paremat löögikindlust ja suuremat ohutusvaru.
Hästi-valitud lineaarne juhtsüsteem aitab masinal sujuvalt töötada, säilitada täpsust, vähendada hooldusprobleeme ja pikendada kasutusiga. Parimate tulemuste saavutamiseks tuleks lõplikku valikut alati kontrollida tootja kataloogiandmete ja seadmete tegelike töötingimustega.
Üle 20-aastase tootmiskogemusega DLY pakub CNC-masinatele, automaatikaseadmetele ja tööstuslikele liikumissüsteemidele lineaarseid juhtrööpasid ja kelkusid. Alates standardsetest kuul-tüüpi juhikutest kuni raskete-koormusrulli juhikuteni – DLY toetab ülemaailmseid edasimüüjaid, originaalseadmete tootjaid ja masinatootjaid stabiilse kvaliteedi, tehase-otse tarnimise ja tehnilise toega.
Võtke ühendust DLY-gakoormuse arvutamise toe, rööpa suuruse soovituste ja tehase{0}}otsete lahenduste jaoks CNC- ja automaatikasüsteemide jaoks.
