Základné dynamické zaťaženie zemnej guľôčkovej skrutky, bežne označené akoTo, je katalógová hodnota používaná na výpočet menovitej únavovej životnosti skrutky pri axiálnom zaťažení.
Nie je to maximálne zaťaženie, ktoré môže stroj pohybovať, a nemalo by sa s ním zaobchádzať ako s odporúčaným nepretržitým prevádzkovým zaťažením. Guličková skrutka pracujúca pri zaťažení rovnajúcom sa jej hodnote Ca má základnú nominálnu životnosť iba jeden milión otáčok za definovaných referenčných podmienok.
Priama odpoveď:Ca predstavuje konštantné axiálne zaťaženie pôsobiace v nezmenenom smere, pri ktorom sa očakáva, že 90 % skupiny rovnakých guľôčkových skrutiek dokončí aspoň 106otáčky bez odlupovania pri únave. Je to hodnota výpočtu životnosti - nie absolútne zaťaženie pri poruche.
Čo znamená dynamické zaťaženie Ca?
Keď guľôčková skrutka pracuje pod zaťažením, guľôčky sa opakovane dotýkajú obežných dráh hriadeľa skrutky a guľovej matice. Tieto opakované kontaktné namáhania môžu nakoniec spôsobiť poškodenie spôsobené únavou, zvyčajne začínajúce odlupovaním povrchu gule alebo obežnej dráhy.
Základná dynamická axiálna zaťažiteľnosť Ca poskytuje štandardizovanú referenciu pre odhad, kedy môže dôjsť k tejto únave. Hodnotenie zvyčajne predpokladá:
- Konštantné axiálne zaťaženie
- Žiadna zmena smeru zaťaženia
- Správna inštalácia a zarovnanie
- Dostatočné mazanie
- Žiadny abnormálny šok, kontaminácia alebo teplotný efekt
- Referenčná životnosť 106revolúcie
Výraz „90 %“ je dôležitý. Nominálna životnosť je štatistické hodnotenie pre skupinu rovnakých guľôčkových skrutiek, nie je zárukou, že každá jednotlivá skrutka zlyhá pri presne vypočítanom počte otáčok.
Má uzemňovacia guľová skrutka automaticky vyššie hodnotenie Ca?
Nie. "Ground" popisuje, ako sa vyrába obežná dráha skrutky a úroveň presnosti vedenia, ktorú možno dosiahnuť. Nedefinuje jedno pevné dynamické zaťaženie.
Presne brúsená guľôčková skrutka môže ponúkať lepšiu presnosť vedenia, hladšiu geometriu obežnej dráhy, prísnejšie ovládanie predpätia a konzistentnejší pohyb ako štandardná valcovaná guľôčková skrutka. Tieto výhody však automaticky neznamenajú, že každá brúsená guľôčková skrutka má vyššiu hodnotu Ca.
Katalógové dynamické zaťaženie je určené hlavne kompletným vnútorným dizajnom, vrátane:
- Menovitý priemer skrutky
- Priemer a množstvo gule
- Počet zaťažených guľových okruhov
- Efektívna dĺžka matice
- Profil obežnej dráhy a kontaktný uhol
- Štruktúra obehu lopty
- Materiály na skrutky, matice a guľôčky
- Tepelné spracovanie a tvrdosť obežnej dráhy
Dve brúsené guľôčkové skrutky s rovnakým priemerom a vývodom preto môžu mať rôzne dynamické zaťaženie, ak používajú rôzne dĺžky matíc, guľové obvody, priemery guľôčok alebo vnútorné štruktúry.
Podobne dve guľôčkové skrutky s rovnakým stupňom presnosti C3 alebo C5 nemusia mať nevyhnutne rovnakú hodnotu Ca. Stupeň presnosti a dynamické zaťaženie sa musia kontrolovať ako samostatné špecifikácie.
Ďalšie informácie o presnosti elektródy nájdete v častiAká je presnosť uzemňovacej guľôčkovej skrutky?
Dynamické hodnotenie, statické hodnotenie a pracovné zaťaženie sa líšia
| Parameter | Význam | Primárne použitie | Bežné nedorozumenie |
|---|---|---|---|
| Dynamická únosnosť Ca | Referenčné axiálne zaťaženie spojené s nominálnou únavovou životnosťou 106revolúcie | Výpočet únavovej životnosti a porovnanie modelov | Omyl pre maximálne nepretržité pracovné zaťaženie |
| Statická únosnosť Coa | Referenčné zaťaženie súvisiace s trvalou deformáciou v kontakte guľôčky a obežnej dráhy | Kontroly špičkového zaťaženia, nárazového zaťaženia, stacionárne a nízkorýchlostné kontroly | Omyl s odporúčaným užitočným zaťažením stroja |
| Skutočné axiálne zaťaženie F | Skutočný ťah pôsobiaci na guľôčkovú skrutku počas prevádzky | Výpočty životnosti, motora, podpory, vzperu a bezpečnosti | Vypočítané iba z pohybujúcej sa hmoty |
| Ekvivalentné stredné zaťaženie Fm | Vypočítané konštantné zaťaženie predstavujúce premenlivý pracovný cyklus | Výpočet nominálnej únavovej životnosti | Nahradené jednoduchým aritmetickým priemerom |
Guličková skrutka môže splniť svoju požiadavku na statickú bezpečnosť, ale stále má nedostatočnú únavovú životnosť. Môže mať tiež prijateľnú vypočítanú únavovú životnosť, pričom zostáva zraniteľný voči silnému núdzovému zastaveniu, nárazovému zaťaženiu alebo vybočeniu hriadeľa.
Príklad na porovnanie dynamických a statických hodnotení si prečítajteNosnosť guľôčkovej skrutky SFU1605: Hodnoty Ca a Coa.
Ako vypočítať nominálnu životnosť guľôčkovej skrutky
Pre zjednodušený základný výpočet pri konštantnom axiálnom zaťažení a vhodných prevádzkových podmienkach je možné odhadnúť nominálnu životnosť pomocou:
L10= (Ca ÷ Fm)3× 106revolúcie
kde:
- L10= základný nominálny život v revolúciách
- To= základné dynamické axiálne zaťaženie
- Fm= ekvivalentné stredné axiálne zaťaženie
Ca a Fm musia používať rovnakú jednotku sily, ako napríklad N, kN alebo kgf. Nedeľte hodnotu v newtonoch hodnotou v kilogramoch bez predchádzajúcej konverzie jednotiek.
Prečo malé zvýšenie zaťaženia môže výrazne skrátiť život
Pretože pomer zaťaženia je zvýšený na tretiu mocninu, únavová životnosť rýchlo klesá, keď sa ekvivalentné prevádzkové zaťaženie blíži k Ca.
| Ekvivalentné zaťaženie Fm | Ca ÷ Fm | Vypočítaná základná životnosť |
|---|---|---|
| 0,25 x Ca | 4,00 | 64 miliónov otáčok |
| 0,33 x Ca | Približne 3:00 | Približne 27 miliónov otáčok |
| 0,50 x Ca | 2.00 | 8 miliónov otáčok |
| 0,75 x Ca | 1.33 | Približne 2,37 milióna otáčok |
| 1,00 × Ca | 1,00 | 1 milión otáčok |
Tieto hodnoty sú matematickými výsledkami hodnotenia životnosti, nie odporúčanými limitmi prevádzkového zaťaženia. Skutočný stroj stále vyžaduje rezervy na otrasy, predpätie, mazanie, kontamináciu, zarovnanie, teplotu a riziko aplikácie.
Pracovný príklad: Od Ca po otáčky, cestovanie a hodiny
Zvážte ilustračnú uzemňovaciu guľôčkovú skrutku s:
- Dynamická únosnosť Ca = 20 kN
- Ekvivalentné stredné osové zaťaženie Fm = 5 kN
- Olovo = 10 mm
- Priemerná rýchlosť závitovky = 300 ot./min
Krok 1: Vypočítajte nominálnu životnosť v otáčkach
L10= (20 ÷ 5)3× 106
L10= 64 × 106revolúcie
Krok 2: Preveďte otáčky na cestovnú vzdialenosť
Cestovateľský život = L10× olovo
Životnosť pojazdu = 64 000 000 × 10 mm
Dojazd = 640 km
Krok 3: Preveďte otáčky na prevádzkové hodiny
Životnosť = L10÷ (60 × ot./min.)
Prevádzková životnosť = 64 000 000 ÷ (60 × 300)
Prevádzková životnosť ≈ 3 556 hodín
Tento príklad je len základným výpočtom únavovej životnosti. Nezahŕňa faktory zaťaženia, predpätie, prestoje, zmeny zrýchlenia, nárazy, znečistenie, zhoršenie mazania alebo iné limity stroja.
Ako vypočítať ekvivalentné stredné axiálne zaťaženie
Väčšina strojov nepracuje pri jednom konštantnom zaťažení. Zrýchlenie, obrábanie, spätný chod, pridržiavanie a spomalenie môžu vytvárať rôzne axiálne sily.
Pre niekoľko stupňov zaťaženia pôsobiacich v rovnakom smere možno ekvivalentné stredné zaťaženie odhadnúť pomocou kubického priemeru:
Fm = [(F13q1+ F23q2+ ... + Fn3qn) ÷ (q1+ q2+ ... + qn)]1/3
Tu q predstavuje otáčky alebo prejdenú vzdialenosť pri každom zaťažení. Ak prevádzkové otáčky zostávajú konštantné, podiel prevádzkového času môže predstavovať aj podiel otáčok.
Predpokladajme napríklad, že jeden cyklus obsahuje:
- 2 kN na 70 % zdvihu
- 6 kN na 30 % zdvihu
Fm = [(23× 0,70) + (63× 0,30)]1/3
FM ≈ 4,13 kN
Jednoduchý aritmetický priemer by bol len 3,2 kN, čo podceňuje únavový efekt pri zaťažení 6 kN. Maximálne prevádzkové zaťaženie má veľký význam, pretože únavová životnosť sa riadi kubickým vzťahom.
Ak axiálne zaťaženie zmení smer, zaťaženie v kladnom a zápornom smere by sa malo vyhodnotiť oddelene podľa metódy výpočtu výrobcu. Náročnejší výsledok potom slúži na životné hodnotenie.
Ako určiť skutočné axiálne zaťaženie
Pohyblivá hmotnosť stroja sa automaticky nerovná axiálnemu zaťaženiu guľôčkovej skrutky. Dráha zaťaženia závisí od toho, či je os horizontálna, vertikálna alebo naklonená.
Horizontálna os
V prípade horizontálnej osi guľôčková skrutka normálne priamo neunesie celú hmotnosť stola. Lineárne vedenia podporujú túto hmotnosť. Skrutka prekonáva hlavne:
- Sila zrýchlenia a spomalenia
- Vedenie, tesnenie a trenie stieračov
- Obrábanie, lisovanie alebo procesná sila
- Káblový reťaz a pomocný odpor
- Nesprávne zarovnanie alebo abnormálny odpor zostavy
Približné zaťaženie vodorovnej osi:
F ≈ ma + Ftrenie+ Fproces
Vertikálna os
Pre vertikálnu os pôsobí gravitácia priamo pozdĺž skrutky. Pohybujúca sa hmota sa preto stáva hlavnou súčasťou axiálneho zaťaženia.
Približné zaťaženie smerom nahor:
F ≈ mg + ma + Ftrenie+ Fproces
Počas klesajúcej akcelerácie, spomaľovania, núdzového zastavenia alebo regeneračného pohybu sa veľkosť a smer zaťaženia môže meniť. Preto by sa mal vypočítať úplný pracovný cyklus, a nie kontrola iba stavu zdvíhania.
Ako predpätie ovplyvňuje životnosť uzemňovacej guľôčkovej skrutky
Presne brúsené guľôčkové skrutky sú často predpäté, aby sa znížila axiálna vôľa a zlepšila sa tuhosť. Predpätie však vytvára vnútorné kontaktné zaťaženie guľôčky a obežnej dráhy predtým, ako stroj vyvinie akúkoľvek vonkajšiu silu.
Predpätie neznamená, že sa katalógová hodnota Ca zvýši. Namiesto toho mení podmienky vnútorného zaťaženia, ktoré je potrebné zohľadniť pri výpočte životnosti.
Toto je obzvlášť dôležité, keď:
- Vonkajšie prevádzkové zaťaženie je relatívne nízke
- Pre tuhosť sa používa vysoká úroveň predpätia
- Stroj pracuje nepretržite pri vysokej rýchlosti
- Nárast teploty mení stav predpätia
- Nesprávne zarovnanie vytvára dodatočné vnútorné zaťaženie
Pre predpätú presnú guľôčkovú skrutku použite metódu výpočtu predpätia a životnosti špecifikovanú pre presnú štruktúru matice. Nevkladajte jednoducho externé zaťaženie stroja do základného vzorca a ignorujte vnútorné predpätie.
Podmienky, ktoré skracujú skutočnú životnosť
Vypočítaná hodnota L10 predpokladá vhodné podmienky inštalácie a prevádzky. Skutočná životnosť môže byť kratšia, keď je skrutka vystavená:
- Zlé zarovnanie:vytvára nerovnomerné zaťaženie lopty a nadmerný krútiaci moment.
- Nedostatočné mazanie:zvyšuje trenie, teplo a opotrebovanie obežnej dráhy.
- Kontaminácia:zavádza abrazívne častice do dráhy obehu guľôčok.
- Otrasy a vibrácie:vytvárať zaťaženia vyššie ako je normálny vypočítaný ťah.
- Nesprávne predpätie:zvyšuje vnútorné napätie a teplotu.
- Tepelná rozťažnosť:môže zmeniť zarovnanie alebo zvýšiť axiálne obmedzenie.
- Chyba podporného ložiska:môže vytvárať hádzanie hriadeľa a dodatočný odpor.
- Skreslenie konzoly matice:odtláča maticu od prirodzenej osi skrutky.
Tieto podmienky zvyčajne nemenia číslo Ca vytlačené v katalógu produktov. Menia, ako blízko sa skutočný stroj môže priblížiť vypočítanej hodnote životnosti.
Prečo Ca sám nemôže vybrať zemniacu guľovú skrutku
Skrutka s primeranou dynamickou nosnosťou môže byť pre stroj stále nevhodná. Úplný výber by mal tiež skontrolovať:
| Dodatočná kontrola | Prečo na tom záleží |
|---|---|
| Statická únosnosť Coa | Chráni pred trvalým pretlačením počas špičkového, šokového, stacionárneho alebo núdzového zaťaženia |
| Vzperné zaťaženie | Môže obmedziť činnosť dlhej skrutky pri axiálnom stlačení predtým, ako matica dosiahne svoje menovité zaťaženie |
| Kritická rýchlosť | Obmedzuje rýchlosť otáčania podľa priemeru koreňa, nepodporovanej dĺžky a podpory konca |
| Obmedzenie rýchlosti obehu lopty | Riadi teplo, hluk a stabilnú recirkuláciu lopty pri vysokých otáčkach |
| Axiálna tuhosť | Ovplyvňuje elastický posun a polohovanie pri zaťažení |
| Stupeň presnosti | Kontroluje presnosť elektródy, ale nenahrádza výpočty záťaže a životnosti |
| Podporné ložiská a konce hriadeľov | Môže byť slabšia, pomalšia alebo menej tuhá ako samotná guľová matica |
| Motor a spojka | Musí poskytovať požadovaný krútiaci moment a zrýchlenie bez nadmerného vychýlenia |
Bežná chyba výberu:Výber skrutky len preto, že jej hodnota Ca je vyššia ako očakávané zaťaženie. Skrutka môže stále nedosahovať požadovanú životnosť, statickú bezpečnosť, vybočenie, kritickú rýchlosť, tuhosť alebo kontrolu montážneho priestoru.
Praktický proces výberu zemnej guľôčkovej skrutky
- Definujte úplný pracovný cyklus.Zahrňte dráhu, rýchlosť, zrýchlenie, procesnú silu, čas zotrvania a zmeny smeru.
- Vypočítajte každý stupeň axiálneho zaťaženia.Oddeľte normálny pohyb, zrýchlenie, obrábanie, brzdenie a núdzové podmienky.
- Vypočítajte ekvivalentné stredné zaťaženie.Použite kubický priemer namiesto jednoduchého aritmetického priemeru.
- Nastavte požadovanú životnosť.Definujte požadované otáčky, prejdenú vzdialenosť, cykly alebo prevádzkové hodiny.
- Určte požadované Ca.Vyberte skrutku s dostatočnou vypočítanou rezervou únavovej životnosti.
- Skontrolujte Coa a špičkové zaťaženie.Zahrňte sily nárazu, brzdenia a núdzového zastavenia.
- Skontrolujte dĺžku skrutky a rýchlostné limity.Overte vybočenie a kritickú rýchlosť pomocou skutočného usporiadania podpory.
- Samostatne vyberte presnosť a predpätie.Nepredpokladajte, že trieda s vyššou presnosťou automaticky poskytuje vyššiu nosnosť.
- Skontrolujte kompletnú zostavu.Skontrolujte rozmery matíc, podporné jednotky, opracovanie konca hriadeľa, spojku, mazanie a tesnenie.
Zobraziť DLYvýrobky s guľôčkovou skrutkoupre valcované a presne brúsené konfigurácie guľôčkových skrutiek, typy matíc, podporné jednotky a prispôsobené opracovanie konca hriadeľa.
Informácie o výbere uzemňovacej guľôčkovej skrutky DLY
DLY dodáva za studena valcované a presne brúsené guľôčkové skrutky pre CNC stroje, priemyselnú automatizáciu, presné polohovacie zariadenia a prispôsobené pohybové zostavy.
V závislosti od modelu a požiadaviek projektu môžu dostupné špecifikácie zahŕňať presné triedy C5 a C3, prispôsobené dĺžky, konfigurácie guľových matíc, požiadavky na predpätie, podporné jednotky a opracovanie konca hriadeľa.
Na porovnanie, DLY používa približne:
- Presnosť vedenia C3: ±0,008 mm na 300 mm
- Presnosť vedenia C5: ±0,018 mm na 300 mm
Tieto hodnoty presnosti neurčujú dynamické zaťaženie. Konečné hodnoty Ca a Coa musia byť potvrdené z presného priemeru skrutky, vývodu, typu matice, guľových obvodov a špecifikácie produktu.
Záver
Hodnota dynamického zaťaženia Ca uzemňovacej guľôčkovej skrutky je štandardizovaná referencia používaná na výpočet nominálnej únavovej životnosti. Nie je to maximálne povolené užitočné zaťaženie a neznamená to, že skrutka by mala pri tomto zaťažení nepretržite pracovať.
Pozemný výrobný proces môže zlepšiť presnosť elektródy, konzistenciu pohybu a riadenie predpätia, ale hodnota Ca je určená hlavne vnútornou štruktúrou guľôčkovej skrutky, rozmermi, obvodmi guľôčok, kontaktnou geometriou, materiálmi a tepelným spracovaním.
Správny výber vyžaduje, aby sa spoločne skontrolovali ekvivalentné stredné axiálne zaťaženie, požadovaná životnosť, predpätie, špičkové zaťaženie, statický výkon, dĺžka skrutky, rýchlosť otáčania, usporiadanie podpery, presnosť, mazanie a podmienky inštalácie.
Potrebujete pomoc s výpočtom požadovanej hodnoty Ca guľôčkovej skrutky?
Pošlite DLY smer inštalácie, pohybujúcu sa hmotnosť, procesnú silu, rýchlosť, zrýchlenie, zdvih, pracovný cyklus, požadovanú životnosť, stupeň presnosti, usporiadanie podpery a výkres konca hriadeľa. Môžeme vám pomôcť skontrolovať priemer guľôčkovej skrutky, vedenie, typ matice, dynamické hodnotenie, statické hodnotenie a súvisiace komponenty.
Email: dlyexport2@dlybearing.com|WhatsApp: +86 166 0578 8856
Telefón/WeChat:+86 166 0578 8856 |Webstránka: www.deliyalinearmotion.com
