A pár guľôčkových skrutiekpremieňa rotačný pohyb na riadený lineárny pohyb prostredníctvom valivého kontaktu medzi hriadeľom skrutky, oceľovými guľôčkami a guľôčkovou maticou. Jeho výkon nie je určený samotnou skrutkou. Geometria obežnej dráhy, cirkulácia guľôčky, predpätie, presnosť vedenia, usporiadanie podpery, mazanie a zarovnanie inštalácie spolupracujú ako jeden prevodový systém.
Tieto technológie určujú, či os stroja môže opakovane dosiahnuť požadovanú polohu, spätný smer bez nadmernej straty pohybu a či môže pracovať pri zamýšľanej rýchlosti bez vibrácií alebo prehriatia. To je dôvod, prečo sa dve zostavy guľôčkových skrutiek s rovnakým menovitým priemerom a stúpaním môžu v skutočnom zariadení správať veľmi odlišne.
Pochopenie kľúčových technológií páru guľôčkových skrutiek pomáha inžinierom špecifikovať zostavu podľa zaťaženia, zdvihu, rýchlosti a požiadaviek na umiestnenie namiesto toho, aby ju vyberali iba podľa čísla modelu.
Komponenty na pár guľôčkových skrutiek
Kompletný pár guľôčkových skrutiek bežne obsahuje hriadeľ skrutky, guľovú maticu, oceľové guľôčky, systém spätného chodu guľôčky a tesnenia alebo stierače. V osi stroja pracuje aj s nosnými ložiskami, prípojkou motora a mazacím systémom.
| Komponent | Hlavná funkcia | Vplyv na výkon |
|---|---|---|
| Skrutkový hriadeľ | Poskytuje špirálovú obežnú dráhu a prenáša rotačný pohyb | Ovplyvňuje presnosť elektródy, nosnosť, kritickú rýchlosť a pevnosť stĺpika |
| Guľová matica | Obsahuje zodpovedajúcu obežnú dráhu a prenáša axiálne zaťaženie | Ovplyvňuje tuhosť, spôsob montáže a dostupný priestor |
| Oceľové gule | Valcujte medzi obežnými dráhami hriadeľa a matice | Ovplyvňuje hladkosť, rozloženie zaťaženia, predpätie a únavovú životnosť |
| Návratový systém | Recirkuluje loptičky cez uzavretú cestu | Ovplyvňuje prevádzkovú rýchlosť, hlučnosť a stabilitu obehu |
| Stierače a tesnenia | Obmedzte vniknutie nečistôt a stratu maziva | Pomôžte chrániť obežné dráhy a predĺžiť životnosť |
Valivý kontakt a geometria obežnej dráhy
Ústrednou technológiou páru guľôčkových skrutiek je nahradenie klzného kontaktu recirkulačným valivým kontaktom. Keď sa skrutka alebo matica otáča, guľôčky sa pohybujú pozdĺž špirálových obežných dráh a prenášajú silu medzi dvoma komponentmi. Po prechode zaťaženou zónou sa loptičky obehovým systémom vracajú do východiskového bodu.
Tento mechanizmus znižuje trenie a umožňuje zostave efektívne fungovať pri axiálnom zaťažení. Opisovanie guľôčkovej skrutky ako s "nulovým trením" je však nepresné. Valivý kontakt, tesnenia, vírenie maziva, predpätie a recirkulácia guľôčok vytvárajú odpor a teplo.
Presnosť profilu obežnej dráhy je obzvlášť dôležitá. Súlad medzi guľôčkou a drážkou riadi oblasť kontaktu a rozloženie zaťaženia. Zlá geometria alebo nekonzistentná veľkosť gule môže spôsobiť nerovnomerné zaťaženie, kolísanie krútiaceho momentu, vibrácie a predčasnú únavu povrchu.
Technológia recirkulácie lopty
Pretože guľôčky nepretržite prechádzajú cez zaťaženú obežnú dráhu, musia sa vracať cez uzavretú obehovú dráhu. Bežné spätné konštrukcie zahŕňajú vonkajšie spätné trubice, vnútorné deflektory a koncové-obehové viečka.
Žiadna cirkulačná konštrukcia nie je najlepšia pre každý stroj. Kompaktný vnútorný dizajn môže vyhovovať zariadeniu s obmedzeným inštalačným priestorom, zatiaľ čo iná konštrukcia môže byť zvolená pre konkrétne vedenie, rýchlosť alebo požiadavku na zaťaženie. Prechody medzi zaťaženou dráhou a spiatočnou dráhou musia loptičkám umožniť hladký vstup a odchod.
Pri vyšších rýchlostiach otáčania môže nestabilná recirkulácia zvýšiť náraz, vibrácie, teplotu a hluk. Vysoká-rýchlosť preto závisí od viac než len od vedenia skrutky. Vyžaduje si to aj vhodnú geometriu spätnej-dráhy, rozstup guľôčok, mazanie a presnosť inštalácie.
Presnosť vedenia a umiestnenie
Teoretický lineárny zdvih na jednu otáčku skrutky sa rovná menovitému stúpaniu. Skutočná dráha sa mierne líši kvôli chybe olova. Presnosť guľôčkovej skrutky popisuje povolenú odchýlku tohto skutočného pohybu počas špecifikovanej dĺžky dráhy.
Výkon polohovania by sa nemal posudzovať iba podľa stupňa presnosti. Konečná chyba osi stroja môže tiež zahŕňať axiálnu vôľu, pružnú deformáciu, pohyb podporného-ložiska, tepelnú rozťažnosť, chybu spojky, nesúosovosť montáže a obmedzenia-systému spätnej väzby.
Dôležité rozlíšenie:presnosť vedenia opisuje chybu pohybu, vôľa opisuje stratený pohyb počas spätného chodu a opakovateľnosť opisuje, ako konzistentne sa os vracia do rovnakej prikázanej polohy. Tieto výrazy by sa nemali používať zameniteľne.
Valcované guľôčkové skrutky sú široko používané vo všeobecných automatizačných a polohovacích systémoch, zatiaľ čo brúsené guľôčkové skrutky sa vyberajú, keď aplikácia vyžaduje prísnejšiu presnosť vedenia a viac kontrolovanú geometriu obežnej dráhy. Príslušná známka by mala vychádzať skôr z požadovaného výkonu osi než z predpokladu, že vždy je potrebná najvyššia známka.
Predpätie, vôľa a tuhosť
Vnútorná axiálna vôľa môže spôsobiť stratený pohyb, keď os obráti smer. Predpätie aplikuje vnútornú silu medzi guľôčky a obežné dráhy, aby sa znížila vôľa a zvýšila axiálna tuhosť. Môže byť vytvorený výberom veľkosti guľôčok-, dizajnom odsadených obežných dráh alebo usporiadaním dvojitých-matic.
Vyššie predpätie nie je automaticky lepšie. Zvýšenie predpätia môže zlepšiť spätnú odozvu a tuhosť, ale tiež zvyšuje trecí moment a tvorbu tepla. Nadmerné predpätie môže skrátiť únavovú životnosť, zvýšiť nároky na motor a urobiť zostavu citlivejšou na vychýlenie.
Správne predpätie závisí od vonkajšieho axiálneho zaťaženia, požadovanej tuhosti, pracovného cyklu, zrýchlenia, prevádzkovej rýchlosti a presnosti inštalácie. Aplikácie so skromnými požiadavkami na polohovanie nemusia potrebovať rovnaké predpätie ako os posuvu nástroja-presného stroja.
Nosnosť a únavová životnosť
Nosnosť guľôčkovej skrutky je ovplyvnená priemerom guľôčky, geometriou obežnej dráhy, počtom zaťažených guľôčok, počtom obehových okruhov a stavom materiálu. Katalógy zvyčajne poskytujú základné dynamické zaťaženie na výpočty-životnosti a základné statické zaťaženie na kontrolu trvalej deformácie pri vysokých alebo stacionárnych zaťaženiach.
Skutočná životnosť je silne ovplyvnená ekvivalentným axiálnym zaťažením. Nárazové zaťaženie, zlé zarovnanie a kontaminácia môžu spôsobiť, že skutočné zaťaženie jednotlivých loptičiek je oveľa vyššie, ako naznačuje nominálny ťah stroja. Keďže vypočítaná únavová životnosť sa prudko mení so zaťažením, nesprávny odhad zaťaženia môže viesť k nereálnym výsledkom životnosti-.
Pri výbere by sa preto malo brať do úvahy normálne zaťaženie, špičkové zaťaženie, sila zrýchlenia, pracovný cyklus a prevádzková orientácia. Vertikálna os môže tiež vyžadovať brzdu alebo protizávažie, pretože vysoká účinnosť guľôčkovej skrutky umožňuje spätnú{1}jazdu po odstránení krútiaceho momentu pohonu.
Rýchlosť a kritická rýchlosť
Väčšie vedenie vytvára lineárnejší pohyb na otáčku, čo umožňuje dosiahnutie cieľovej rýchlosti posuvu pri nižšej rýchlosti otáčania. Olovo však ovplyvňuje aj požadovaný krútiaci moment pohonu, dostupné mechanické rozlíšenie a konštrukciu matice.
V prípade rotujúcej skrutky môže byť maximálna rýchlosť obmedzená systémom obehu guľôčok a kritickou rýchlosťou hriadeľa. Kritická rýchlosť je rýchlosť otáčania, pri ktorej sa skrutka blíži k ohybovej rezonancii a začína šľahať alebo vibrovať. Ovplyvňuje to najmä priemer koreňa skrutky, nepodporovaná dĺžka a usporiadanie koncov{2}}podpory.
Dlhá tenká skrutka vo všeobecnosti dosiahne rýchlostný limit skôr ako krátka skrutka s väčším{0}}priemerom. Zväčšenie priemeru koreňa, zmenšenie nepodoprenej dĺžky alebo použitie pevnejšieho podperného usporiadania môže zvýšiť prípustnú prevádzkovú rýchlosť. Konštrukcia by si mala zachovať vhodnú rezervu pod vypočítaným limitom, a nie pracovať nepretržite pri rezonancii.
Tepelná kontrola a mazanie
Teplo mení dĺžku hriadeľa skrutky a môže spôsobiť posun polohy, aj keď je pôvodná presnosť vedenia vysoká. Teplo môže pochádzať z predpätia, podporných ložísk, tesnení, rýchleho cyklovania a nedostatočného alebo nadmerného mazania.
Mazací tuk sa bežne používa tam, kde sa uprednostňuje jednoduchá údržba, zatiaľ čo mazanie olejom sa môže použiť v centralizovaných systémoch alebo systémoch s vyššou{0}}rýchlosťou. Typ maziva, viskozita a interval doplňovania by mali zodpovedať prevádzkovej rýchlosti, zaťaženiu, teplote a okolitému prostrediu.
Presné zariadenia môžu využívať aj monitorovanie teploty, riadené zahrievanie-, tepelnú kompenzáciu, predpínanie hriadeľa alebo chladiace opatrenia. Tieto metódy riešia tepelné správanie na úrovni systému a nespoliehajú sa len na vyššiu presnosť guľôčkových skrutiek.
Podpora a inštalácia
Pár guľôčkových skrutiek nefunguje nezávisle od svojej montážnej konštrukcie. Nosné ložiská umiestňujú skrutku axiálne a radiálne, zatiaľ čo spojka ju spája s motorom. Bežné podporné usporiadania zahŕňajú pevné – voľné, pevné – podopreté a pevné – pevné konfigurácie.
Nesprávne zarovnanie pri inštalácii môže spôsobiť bočné zaťaženie, na ktoré guľôčková skrutka nebola navrhnutá. To môže spôsobiť abnormálny krútiaci moment, nerovnomerné opotrebovanie a nadmernú teplotu. Hriadeľ skrutky, puzdro matice, podporné ložiská a lineárny vodiaci systém by mali zdieľať správne zarovnanie.
Koncové opracovanie musí tiež zodpovedať zvoleným podperám ložísk a pripojeniu motora. Guľôčkové skrutky DLY môžu byť dodané s opracovaním koncov-špecifickým pre aplikáciu a prispôsobenépodporné jednotky s guľôčkovou skrutkoupre integráciu do konštrukcie stroja.
Kľúčové parametre pre výber
| Parameter | Prečo na tom záleží | Informácie na potvrdenie |
|---|---|---|
| Priemer skrutky | Ovplyvňuje nosnosť, tuhosť, odolnosť proti vybočeniu a kritickú rýchlosť | Axiálne zaťaženie, celková dĺžka a vzdialenosť podpery |
| Olovo | Ovplyvňuje lineárnu rýchlosť, otáčky motora, krútiaci moment a rozlíšenie | Cieľová rýchlosť, zrýchlenie a charakteristiky motora |
| Stupeň presnosti | Riadi prípustnú odchýlku zvodu | Tolerancia polohovania a efektívne cestovanie |
| Predpätie alebo vôľa | Ovplyvňuje vôľu, tuhosť, krútiaci moment a teplotu | Presnosť reverzácie, pracovný cyklus a externé zaťaženie |
| Orechová forma | Určuje montážne rozhranie a dostupnú nosnosť | Rozmery krytu a smer montáže |
| Usporiadanie podpory | Ovplyvňuje axiálnu tuhosť, kritickú rýchlosť a tepelné správanie | Zdvih, dĺžka hriadeľa, rýchlosť a montážny priestor |
| Operačné prostredie | Stanovuje požiadavky na tesnenie, mazanie a ochranu | Prach, triesky, vlhkosť a okolitá teplota |
Aplikácie
Páry guľôčkových skrutiek sa používajú tam, kde sa vyžaduje riadený lineárny pohyb, axiálna nosnosť a opakovateľné polohovanie. Typické aplikácie zahŕňajú CNC posuvné osi, priemyselnú automatizáciu, baliace stroje, kontrolné zariadenia, polovodičové zariadenia, lekárske prístroje a robotické polohovacie systémy.
Požadovaná úroveň technológie sa líši podľa aplikácie. Všeobecný prenosový mechanizmus môže uprednostňovať náklady, nosnosť a spoľahlivosť, zatiaľ čo os-obrábacieho nástroja môže klásť väčší dôraz na presnosť vedenia, predpätie, tepelnú stabilitu a tuhosť konštrukcie. Výber by mal začať skôr prevádzkovými podmienkami než samotným názvom aplikácie.
FAQ
Je pár guľôčkových skrutiek rovnaký ako guľôčková skrutka?Pojmy sa často používajú zameniteľne. „Pár guľových skrutiek“ zdôrazňuje skôr zladený hriadeľ skrutky a zostavu guľovej matice, vrátane guľôčok a obehových komponentov, než samotný hriadeľ skrutky.
Nie každá guľôčková skrutka má-bez vôle. Axiálna vôľa závisí od vnútornej konštrukcie a stavu montáže. Vhodné predpätie môže znížiť alebo eliminovať merateľnú vôľu, ale tiež zvyšuje trecí moment a teplo.
Medzi dôležité faktory patrí presnosť vedenia, axiálna vôľa, predpätie, elastická deformácia, tuhosť-ložiska, tepelná rozťažnosť, zarovnanie montáže a systém spätnej väzby a riadenia stroja.
Bežné príčiny zahŕňajú nadmerné predpätie, nevhodné mazanie, nesúosovosť, poškodené komponenty obehu, nadmernú rýchlosť a vysoký odpor tesnenia. Zdroj by sa mal skontrolovať pred výmenou maziva alebo predpätia.
Záver
Kľúčová technológia páru guľôčkových skrutiek nie je obmedzená na pohyb s nízkym -trením. Spoľahlivý výkon pochádza z interakcie geometrie obežnej dráhy, obehu guľôčky, presnosti, predpätia, tuhosti, nosnosti, regulácie rýchlosti, mazania a montážnej konštrukcie.
Pri výbere potvrďte axiálne zaťaženie, efektívny zdvih, cieľovú rýchlosť, požiadavku na presnosť, pracovný cyklus, montážny priestor, usporiadanie podpery a pracovné prostredie. Spoločnosť DLY môže poskytnúť riešenia s valcovanými guľôčkovými skrutkami C7 a brúsenými guľôčkovými skrutkami C5 vrátane konfigurácie matíc, predpätia, opracovania koncov a prispôsobenia podporných-jednotiek.
Pre výber guľôčkovej skrutky alebo technické potvrdenie odošlite požadovaný priemer, stúpanie, zdvih, zaťaženie, rýchlosť, stupeň presnosti a koncový{0}}výkres obrábania.
Referencie
- ISO 3408-1 - Guľôčkové skrutky: Slovník a označenie.
- ISO 3408-3 - Guľôčkové skrutky: Akceptačné podmienky a akceptačné testy.
- Technické katalógy a technické príručky výrobcu zahŕňajúce presnosť guľôčkových skrutiek, predpätie, nosnosť a kritickú rýchlosť.
