Конфигурация опоры на конце шарико-винтовой передачи: почему один и тот же винт имеет разные ограничения скорости
В прошлом году нам позвонил клиент по поводу винта 2005 года выпуска, который сильно вибрировал при скорости выше определенной. Винт был в порядке. Гайка была в порядке. Тот же номер детали, что и у соседней машины, которая работала идеально.
Разница составила 400 мм безопорной длины.
Максимальная безопасная скорость и максимальная сжимающая нагрузка шарико-винтовой передачи — это не только свойства винта. Они во многом зависят от того, как удерживаются два конца. Это одна из наименее обсуждаемых частей выбора ШВП и одна из наиболее частых причин, по которой правильно выбранный винт работает неэффективно.
Три конфигурации
Поддерживается – Поддерживается
Оба конца несут только радиальную нагрузку. Ни один из концов не фиксирует винт в осевом направлении.
Самый простой и дешевый в постройке. Самая низкая жесткость, самая низкая критическая скорость. Идеально подходит для коротких вертикальных осей и легких нагрузок, когда гайка совершает небольшую осевую работу. Редко правильный ответ на режущем станке.
Исправлено – Поддерживается
Один конец фиксирован для осевого позиционирования, другой свободно плавает.
Это стандартная конфигурация, охватывающая большинство осей ЧПУ и автоматизации. Он правильно воспринимает осевую нагрузку на фиксированном конце, позволяя винту свободно расширяться при нагревании. Типичная реализация: BK на фиксированном конце, BF на поддерживаемом конце.
Исправлено – Исправлено
Оба конца зафиксированы, обычно винты предварительно-натянуты во время сборки.
Самая высокая критическая скорость, самая высокая осевая жесткость, лучшие тепловые характеристики при длинных ходах. Кроме того, он является самым сложным в изготовлении -, ему необходим правильный выбор подшипников на обоих концах, контролируемое предварительное-натяжение и более точное выравнивание, чем у двух других.
Один момент, о котором стоит сказать прямо
Прикрепление болтами стандартного-концевого блока на каждом конценетсоздать фиксированную-фиксированную систему.
Разработанная фиксированная-фиксированная ось имеет заданное предварительное-натяжение. Два независимых фиксированных конца без этого предварительного-натяжения будут просто бороться друг с другом -, и по мере того, как винт нагревается и растет, ему некуда деваться. Результатом является повышение крутящего момента, ускоренный износ подшипников и иногда искривление винта.
Если вы хотите исправленное-исправленное, оно должно быть спроектировано как исправленное-исправленное с самого начала.
Критическая скорость: преобладает неподдерживаемая длина
Критическая скорость — это скорость вращения, при которой вал винта входит в резонанс и начинает биться. Приближение к нему вызывает вибрацию, шум и, в конечном итоге, повреждение.
Отношения имеют следующую форму:
Nₜ=k × (d / L²) × константа
гдеd- диаметр основания винта,L- неопорная длина между опорами подшипников, иk— коэффициент, заданный конфигурацией торцевой опоры.
Из этого уравнения следуют две вещи, и обе имеют значение на практике:
Длина в квадрате.Увеличение вдвое длины без опоры снижает критическую скорость примерно на четверть. Вот почему два одинаковых винта клиента вели себя так по-разному. - 400 мм дополнительного пролета — немалое изменение.
Коэффициент поддержки k зависит от конфигурации-.Фиксированный-фиксированный имеет наибольшее значение k, фиксированный-поддерживаемый находится посередине, поддерживаемый-поддерживаемый самый низкий. Один и тот же винт одинаковой длины имеет существенно разный потолок скорости, зависящий только от того, как он удерживается.
Помимо критической скорости, проверьтеЗначение DN- номинальный диаметр в мм, умноженный на скорость вращения в об/мин. Каждая конструкция гайки и системы возврата имеет свой собственный предел DN, и это независимое ограничение. Скорость винта может быть значительно ниже критической, но при этом превышать номинальный диаметр гайки.
Производители публикуют критические ограничения скорости и DN для своих продуктов. Используйте опубликованные данные для винта, который вы фактически покупаете, а не общую формулу, и держите рабочий запас ниже установленного предела.
Потеря устойчивости: проблема сжатия
Шарико-винтовая передача при сжатии может сломаться, и определяющими факторами являются те же два: длина без опоры и фиксация конца.
Нагрузка на продольный изгиб зависит от винта.кореньдиаметр - не номинальный диаметр - длина без опоры и конфигурация торцевой опоры. Фиксированные концы гораздо лучше противостоят короблению, чем поддерживаемые концы.
Общее руководство отрасли – оставатьсяниже примерно 80%расчетной критической силы потери устойчивости. Сравните конкретную цифру с данными производителя винта для вашей модели.
Потеря устойчивости в основном возникает на горизонтальных осях с высокой осью и на вертикальных осях, где винт толкает, а не тянет. На длинной горизонтальной оси часто именно это ограничение определяет диаметр винта -, а не номинальную нагрузку гайки.
Что это означает, когда вы выбираете
Последовательность действий, позволяющая избежать неприятностей:
- Начните с обводки и макета.Они определяют неподдерживаемую длину, которая определяет все остальное.
- Проверьте критическую скоростьотносительно требуемой скорости ускоренного хода, используя опубликованные данные производителя.
- Проверьте значение DNпротив рейтинга ореха - отдельно.
- Проверьте короблениеесли ось работает на сжатие.
- Затемвыберите конфигурацию иподразделения поддержки.
Если критической скорости не хватает, у вас есть три варианта, примерно в порядке стоимости:
- Уменьшите неподдерживаемую длину - добавьте промежуточную опору, если позволяет компоновка
- Перейти на более жесткую конфигурацию - исправлено-поддерживается на исправлено-исправлено
- Увеличьте диаметр винта
Увеличение диаметра — самый распространенный инстинкт и обычно самый дорогой. Сокращение диапазона или обновление конфигурации часто решают проблему с меньшими затратами.
Практическое замечание по модернизации
Когда клиент заменяет винт на существующей машине, конфигурация опоры обычно наследуется от исходной конструкции. Это разумно -, но стоит задаться вопросом, была ли первоначальная конструкция правильной, особенно если машина имела вибрацию на скорости или предыдущий винт изнашивался неравномерно.
Если вы предлагаете замену, а машина всегда имела ограничение скорости, которое оператор обходит, стоит проверить конфигурацию, прежде чем заказывать идентичную деталь.
Информация, которая поможет нам помочь вам
Когда вы отправляете запрос на ШВП, эти данные позволяют нам проверить конфигурацию рядом с деталью:
- Общая длина и эффективный ход
- Требуемая максимальная скорость перемещения
- Ориентация оси - горизонтальная, вертикальная или наклонная
- Осевая нагрузка: растяжение или сжатие
- Существующие подразделения поддержки, если это замена
Мы отметим это, если запрошенный винт, скорее всего, достигнет предела скорости или продольного изгиба в вашей компоновке. Поймать его до того, как заказ будет размещен, ничего не стоит; поймать его после сборки машины стоит очень дорого.
Тяньцзиньская компания OuNaiDa Transmissions Technology Co., Ltd.производит ШВП, опорные узлы,линейные направляющие, шестерни, рейки, звездочки имуфты. Основана в 2008 году, имеет 20-летний опыт производства и 15-летний опыт экспорта, работая в соответствии со стандартами CE и ISO 9001:2015.
Прецизионные компоненты движения|Расширение возможностей глобального интеллектуального производства
