Biztonsági tényező nagy ólomú golyóscsavarhoz

A nagy ólomú golyóscsavar biztonsági tényezőjének meghatározásához többre van szükség, mint egyetlen meghibásodási terhelés elosztása a normál munkaterheléssel. Külön ellenőrizni kell a statikus teherbírást, a kifáradási élettartamot, a tengely kihajlását, a kritikus fordulatszámot, a golyó keringési sebességét és a meghajtó nyomatékát.

Ebben a cikkben a "nagy vezetékű csavar" olyan golyóscsavart jelent, amelynek fordulatonkénti lineáris útja viszonylag nagy. A DLY általában a 10 mm-es vagy annál nagyobb vezetékeket nagy átvezetésű opcióként kezeli. A trapéz alakú vagy ACME csúszó vezérorsó számítási módszere eltérő, és nem keverhető össze az alábbi gömbcsavaros módszerrel.

Miért nem elég egy biztonsági tényező?

A különböző meghibásodási módok eltérő terhelési kapacitásokat és számítási módszereket használnak. A golyóscsavar statikus teherbírása elegendő lehet, de még mindig alkalmatlan, mert a tengelye meghajolhat, fordulatszáma megközelíti a kritikus fordulatszámot, vagy túl rövid a számított kifáradási élettartama.

1. lépés: Számítsa ki a maximális axiális terhelést

Az első lépés a golyóscsavar által kifejtett legnagyobb axiális erő meghatározása. Ne csak a mozgó alkatrész tömegét használja.

A géptől függően a maximális axiális terhelés a következőket tartalmazhatja:

• Gravitáció függőleges vagy ferde tengelyen
• Gyorsító és lassító erő
• Megmunkálási, préselési vagy feldolgozási erő
• Vezető, tömítés és kábellánc ellenállás
• Ellensúly vagy kiegyenlítő erő
• Vészleállító lassítás
• Ütközés, ütközés vagy terhelés bizonytalansága adott esetben

A gyorsulási erő a következő módszerekkel becsülhető meg:

F_a= m × a

aholma mozgó tömeg kilogrammban ésaa lineáris gyorsulás méter per másodperc négyzetben.

Függőleges emelési tengely esetén a hozzávetőleges felfelé irányuló hajtóerő a további ellenállás előtt:

F = m × (g + a)

A lefelé mozgás, a fékezés és a vészleállás közbeni terhelést külön kell számolni, mert változhat az irány és a nagyság.

2. lépés: Ellenőrizze a statikus terhelés biztonsági tényezőjét

Az alapvető statikus axiális terhelés, amelyet általában C-ként azonosítanak_0a, a labda és a versenypálya érintkezőinek maradandó deformációjára vonatkozik. Ez nem azonos a "végső törésterheléssel".

Egy alapvető statikus biztonsági tényező a következőképpen fejezhető ki:

f_s= C_0a÷ F_max

ahol:

• f_s= statikus terhelés biztonsági tényezője
• C_0a= alapvető statikus axiális terhelés
• F_max= maximális egyenértékű axiális terhelés

Az előírt minimális tényezőnek követnie kell a gyártó műszaki adatait és a gép terhelési állapotát. A zökkenőmentes működés, a vibráció, az ütközés, a vészleállítások és a biztonsági következmények eltérő ráhagyást igényelnek. Egy univerzális érték, például 1,2, 2 vagy 3, nem alkalmazható a tényleges specifikációra való hivatkozás nélkül.

Ha a terhelést excentrikusan alkalmazzák, akkor a golyóscsavart nem szabad ennek a tényezőnek egyszerűen növelésével kiválasztani. Az oldalsó terhelést és a nyomatékot a lineáris vezetőknek kell viselniük, miközben a csavar és az anya megfelelően egy vonalban marad.

3. lépés: Számítsa ki az egyenértékű dinamikus terhelést

A kifáradási élettartamot nem az egyetlen legnagyobb terhelésből számítják ki, kivéve, ha ez a terhelés a teljes működési ciklus alatt hat. Ha a terhelés változik a gyorsítás, az állandó sebességű haladási, a feldolgozási és a visszatérő mozgás során, akkor egyenértékű dinamikus terhelést kell kiszámítani.

Több állandó terhelésű fokozat esetén egy golyóscsavar egyszerűsített fordulatszámmal súlyozott egyenértékű terhelése a következőképpen fejezhető ki:

F_m= ∛[(F₁³N₁+ F₂³N₂+ …) ÷ (N₁+ N₂+…)]

aholF_maz egyenértékű dinamikus axiális terhelés ésNaz egyes terhelések alatt megtett fordulatok számát jelenti.

A terhelés iránya, előfeszítése és működési sorrendje befolyásolhatja a helyes számítást. A tervezés véglegesítésekor használja a kiválasztott gyártó élettartam-számítási módszerét.

4. lépés: Számítsa ki a névleges kifáradási élettartamot

A golyóscsavar névleges névleges élettartamát általában az alapvető dinamikus axiális terhelésből számítják ki C_aés ezzel egyenértékű dinamikus axiális terhelés F_m:

L₁₀= (C_a÷ F_m)³× 10⁶forradalmak

Ez egy statisztikai gördülési kifáradási névleges élettartam, nem garancia arra, hogy minden csavar pontosan ennyi fordulatot fog futni. Szennyeződés, rossz kenés, eltolódás, ütés és nem megfelelő előfeszítés korábbi meghibásodást okozhat.

Ha ismert az átlagos fordulatszám, a fordulatszámok hozzávetőleges üzemórákra számíthatók át:

Élet órákban = L₁₀÷ (60 × átlagos fordulat/perc)

A megfelelő dinamikus terhelést a szükséges élettartamból kell kiválasztani, nem pedig általános célú szorzót alkalmazva a munkaterhelésre.

5. lépés: Ellenőrizze a kihajlást kompresszió alatt

A nyomóterhelés alatt álló hosszú golyóscsavar instabillá válhat és elhajolhat még akkor is, ha a golyós anya statikus terhelhetősége elegendő. Ez különösen fontos függőleges emelőtengelyeknél és hosszú vízszintes tengelyeknél, amelyek inkább tolják, mint húzzák a terhet.

Az elméleti Euler kihajlási terhelés a következőkhöz kapcsolódik:

P_cr= π²NEM ÷ (CL)²

ahol:

• ÉS= a csavar anyagának rugalmassági modulusa
• én= második terület momentum a csavar gyökér átmérője alapján
• L= nem támogatott csavarhossz
• K= effektív hossztényező, amelyet a végtámasztás feltételei határoznak meg

Egy kör alakú szakaszhoz:

I = πd_r⁴÷ 64

A gyökérátmérőt – nem csak a névleges külső átmérőt – kell használni. A ténylegesen megengedett nyomóterhelésnek tartalmaznia kell az elméleti kihajlási terhelés alatti megfelelő határt, és követnie kell a gyártó számítási módszerét.

A kihajlási ellenállás nagymértékben megváltozik a támaszték nélküli hosszúság mellett, mivel a kritikus terhelés fordítottan arányos ennek a hosszúságnak a négyzetével.

6. lépés: Ellenőrizze a kritikus sebességet

Egy hosszú forgó csavar rezeghet vagy korbácsolhat, ha forgási sebessége megközelíti a természetes frekvenciát. A kritikus sebesség főként a következőktől függ:

• Csavar gyökér átmérője
• Távolság a hatékony támasztékok között
• Rögzített, támogatott vagy szabad végfeltételek
• Egyenesség és telepítési igazítás

Az üzemi fordulatszámnak a szállító támasz-feltételi tényezője és az ajánlott ráhagyás alapján számított megengedett fordulatszám alatt kell maradnia.

A nagy vezeték csökkentheti a csavar szükséges fordulatszámát egy adott lineáris sebességnél:

Szükséges ford./perc = Lineáris fordulatszám ÷ Elvezetés

Például a 20 000 mm/perc sebesség eléréséhez körülbelül 2000 fordulat/perc szükséges 10 mm-es vezetéknél, de csak 800 fordulat/perc 25 mm-es vezetéknél. Ez segíthet a kritikus sebességkorlátozásokon, bár további ellenőrzésekre továbbra is szükség van.

7. lépés: Ellenőrizze a DN értéket és a labdakeringési korlátot

Még akkor is, ha a csavartengely kritikus fordulatszáma alatt marad, a golyósanyának lehet saját forgási sebességhatára. A labda keringése ütközést, súrlódást és hőt generál, amikor a golyók belépnek és elhagyják a terhelt versenypályát.

A gyártók megadhatnak egy megengedett fordulatszámot vagy DN értéket a csavar átmérője és forgási sebessége alapján. A pontos meghatározást és a megengedett értéket a kiválasztott termékleírásból kell átvenni.

Ne feltételezze, hogy minden nagy ólom anya alkalmas nagy sebességre. A visszatérő szerkezet, a golyó mérete, a kenés, az előfeszítés és a szerelési pontosság egyaránt befolyásolja a megengedett működési sebességet.

8. lépés: Számítsa ki a szükséges nyomatékot

A golyóscsavaron keresztüli tengelyirányú erő létrehozásához szükséges hozzávetőleges nyomaték a következőképpen becsülhető meg:

T = F × P ÷ (2πη)

ahol:

• T= meghajtó nyomaték
• F= axiális erő
• P= golyós csavar vezeték
• η= mechanikai hatásfok

Ugyanazon axiális erő esetén a nagyobb vezeték általában nagyobb nyomatékot igényel, bár fordulatonként több lineáris utazást eredményez.

A motor számításának tartalmaznia kell a csavart, a tengelykapcsolót, a szíjtárcsát, a motort és a mozgó terhelés tehetetlenségét is. Külön ellenőrizni kell a gyorsulási csúcsnyomatékot, a folyamatos nyomatékot, a vészleállítási nyomatékot és a motorfordulatszám határértékeit.

9. lépés: Ellenőrizze a végmegmunkálást és a támasztócsapágyakat

A megfelelő teherbírású gömbanya kiválasztása nem garantálja a teljes összeszerelés biztonságosságát. A megmunkált csavarvégeknek és a tartócsapágyaknak ugyanazt az axiális terhelést és meghajtó nyomatékot kell továbbítaniuk.

Ellenőrzés:

• Fix oldali csapágy tengelyirányú terhelési névleges
• A csapágy előfeszítése és merevsége
• Csapágyülés átmérője és vállszilárdsága
• Menet és anya szilárdsága
• Kulcshorony, lapos vagy tengelykapcsoló csatlakozás
• Kombinált axiális és torziós feszültség a csavar végén

A kis megmunkált végátmérők még akkor is a leggyengébb szakaszokká válhatnak, ha a főcsavar tengelye és anya megfelelő teherbírású.

DLY megtekintésegolyóscsavaros tartóegységeka csapágy és a szerelési elrendezés ellenőrzésekor.

10. lépés: Adjon hozzá biztonsági intézkedéseket a függőleges tengelyekhez

A golyóscsavarok általában nagy mechanikai hatásfokkal rendelkeznek, és visszafelé hajthatók. Ezért a függőleges terhelés leereszkedhet és elforgathatja a csavart, ha a motor nyomatékát megszüntetik.

A függőleges rendszernek tartalmaznia kell egy megfelelő motorféket, ellensúlyt, mechanikus tartószerkezetet vagy más kockázatkezelési intézkedést. A golyóscsavar biztonsági tényezőjének növelése nem teszi a mechanizmust önzáróvá.

A biztonsági tervezésnek figyelembe kell vennie az áramkimaradást, a tengelykapcsoló meghibásodását, a fékhibát, a vészleállítást és a karbantartási feltételeket – nem csak a normál motorműködést.

A kiválasztáshoz szükséges információk

A nagy ólomgolyós csavar kiszámítása előtt készítse elő a következő információkat:

• Mozgó tömeg és szerelési irány
• Maximális folyamat és külső erők
• Gyorsulási, lassítási és vészleállítási sebesség
• Szükséges lineáris sebesség és csavaros vezeték
• Teljes csavarhossz és támasztótávolság
• Fix, támogatott vagy szabad végű elrendezés
• Terhelés és sebesség a működési ciklus minden szakaszában
• Napi üzemidő és szükséges élettartam
• Szükséges pontosság, hézag vagy előfeszítés
• Kenés, hőmérséklet és szennyeződési feltételek
• Motor, tengelykapcsoló és támasztócsapágy információk

Gyakori számítási hibák

• A normál terhelés használata a maximális gyorsítás vagy a vészleállító terhelés helyett
• A statikus terhelési besorolást végső szakítóterhelésként kezeljük
• Egy biztonsági tényező használata a statikus terheléshez, a fáradáshoz és a kihajláshoz
• Az anya teherbírásának ellenőrzése, de figyelmen kívül hagyva a tengely kihajlását
• Névleges átmérő használata gyökérátmérő helyett
• A kritikus sebesség figyelmen kívül hagyása hosszú forgó csavaron
• A gömbanya megengedett keringési sebességének figyelmen kívül hagyása
• Elfelejtve a támasztó-csapágyat és a megmunkált végkapacitást
• Feltéve, hogy a függőleges golyós csavar önzáró
• Kilogramm tömeg összekeverése kilogramm-erővel vagy newtonnal

Következtetés

A nagy ólomú golyóscsavar biztonságát nem lehet egyetlen univerzális tényezővel reprezentálni. Külön ellenőrizni kell a statikus érintésbiztonságot, a kifáradási élettartamot, a nyomóhajlást, a kritikus fordulatszámot, a DN értéket, a hajtási nyomatékot és a támasztó teherbírást.

A nagy ólom csökkenti az adott lineáris sebességhez szükséges forgási sebességet, de általában növeli az azonos tengelyirányú erőhöz szükséges nyomatékot. A végső kiválasztásnak egyensúlyban kell lennie a sebességgel, a nyomatékkal, a terheléssel, a merevséggel, az élettartammal és a beépítési hellyel.

DLY megtekintésegolyóscsavaros termékeka rendelkezésre álló átmérők, vezetékek, anyák típusai és pontossági lehetőségek tekintetében.

← Vissza (DLY Blog).