Gömbcsavaros támcsapágy-elrendezések: fix, úszó és fix-fix

Agolyóscsavar tartócsapágy elrendezésmeghatározza, hogy a csavar hogyan helyezkedik el, az axiális tolóerő hogyan jut át ​​a gép szerkezetére, és hogyan reagál a tengely a forgásra, elhajlásra, vibrációra és hőtágulásra. Még egy nagy pontosságú földelt golyóscsavar sem tudja biztosítani az elvárt pozicionálási teljesítményt, ha a tartócsapágyait rosszul választják ki vagy szerelik be.

A leggyakoribbgolyóscsavaros csapágy elrendezésekfix-fix, fix-lebegő és fix-mentes. Mindegyik konfiguráció eltérő egyensúlyt biztosít a tengelyirányú merevség, a megengedett sebesség, a kihajlási ellenállás, a hőkezelés, a telepítés nehézségei és a költségek között.

Mit csinál egy golyóscsavaros tartócsapágy elrendezés?

A forgó csavartengelyt egy golyóscsavar tartócsapágy-elrendezés határozza meg és támogatja. Fő funkciói a következők:

• A csavar elhelyezése axiálisan és radiálisan
• Axiális tolóerő átvitele a gép szerkezetére
• Stabil forgási középpont fenntartása
• A nem kívánt tengelyirányú elmozdulás korlátozása
• Az adagolórendszer axiális merevségének növelése
• A tengely elhajlásának és rezgésének szabályozása
• A hőtágulás befogadása vagy szabályozása

A tartócsapágyak általában nem viselik a gépasztal fő radiális terhelését vagy borulási nyomatékát. Ezeket a terheléseket általában a lineáris vezetőpályáknak kell megtámasztani, míg a golyóscsavar biztosítja a teher mozgatásához szükséges axiális erőt.

Miért fontos a csapágytámasz a földgolyós csavaron?

Ugyanazok a támasztási elvek vonatkoznak a hengerelt és köszörült golyóscsavarokra is. A csapágy kiválasztása és beszerelése azonban kritikusabbá válik precíziós köszörülésű golyóscsavar használatakor, mivel a csapágyhézag, a tengelyvég kifutása, a ház deformációja és az elmozdulás csökkentheti a csavar szorosabb vezetékpontosságának előnyeit.

A teljes golyóscsavar tengelyének pozicionálási teljesítménye több kapcsolódó tényezőtől függ:

• Golyós csavar vezeték pontossága
• Golyós anya előfeszítése vagy axiális hézag
• A támasztócsapágy merevsége és előfeszítése
• Tengelyvég megmunkálási pontosság
• Csapágyülés és ház pontossága
• Igazítás a csavar, az anya és a lineáris vezetőpályák között
• Hőtágulás működés közben
• Visszacsatolás és ellenőrzés módszere

A nagy pontosságú földelt golyóscsavar nem tudja kompenzálni a túlzott csapágyhézagot vagy a rossz telepítési beállítást.

Fixvégű csapágyak golyóscsavaros rendszerben

A rögzített vég határozza meg a golyóscsavar tengelyirányú helyzetét. Általában egy illesztett pár szögérintkező csapágyat használ, amely mindkét irányban képes axiális terhelést hordozni. Az erre a célra tervezett golyóscsavaros támasztócsapágyak a terhelés, a sebesség, a merevség és az élettartam követelményei szerint is kiválaszthatók.

A csapágy előfeszítése csökkenti a belső hézagot és növeli az axiális merevséget. A túlzott előfeszítés azonban növelheti a súrlódást, a futási nyomatékot, a hőtermelést és a csapágykopást. Ezért az előterhelésnek meg kell felelnie a tényleges működési követelményeknek, nem pedig egyszerűen a lehető legmagasabbra kell emelni.

Az általános fix oldali támasztóegységek közé tartoznak a BK, FK és EK típusok. A megfelelő egység a csavar átmérőjétől, a megmunkált tengelyvég méreteitől, a szerelési iránytól és a szükséges merevségtől függ.

Lebegővégű csapágyak golyóscsavaros rendszerben

Aúszó csapágy elrendezésnem feltétlenül jelenti azt, hogy a csavar vége támasz nélkül marad. A legtöbb rögzített-úszó rendszerben az úszóvég radiális csapágyat tartalmaz, amely fenntartja a csavar forgási beállítását, miközben lehetővé teszi a tengelyirányú mozgást.

Ez az axiális szabadság lehetővé teszi, hogy a csavar kitáguljon vagy összehúzódjon a hőmérséklet változásával anélkül, hogy további belső erőt generálna, amely akkor léphet fel, ha mindkét végét mereven korlátozzák.

A BF, FF és EF gyakori lebegő oldali támasztóegységek, amelyeket a BK, FK és EK rögzített oldali egységekkel használnak. Például a BK/BF egy gyakran használt kombináció a szabványos golyóscsavaros szerelvényekhez.

Az úszóvéget nem szabad úgy felszerelni, hogy a csavar véletlenül axiálisan beszoruljon. Ellenkező esetben a rendszer úgy viselkedhet, mint egy helytelenül összeszerelt fix-rögzített elrendezés, és túlzott terhelés keletkezhet, ahogy a csavar hőmérséklete emelkedik.

Fix – Fix golyóscsavaros csapágy elrendezés

Fix-rögzített golyóscsavaros csapágyas elrendezésben a csavar mindkét vége axiális kényszert biztosít. Ha a csavar megfelelően van megfeszítve a két csapágycsoport között, ez a konfiguráció nagy axiális merevséget és nagyobb ellenállást biztosít a tengely elhajlásával szemben.

Az erősebb végrögzítés növelheti a csavar kritikus sebességi potenciálját is. A fix-rögzített támaszt ezért gyakran gondolják hosszú csavarok, nagy sebességű tengelyek, precíziós szerszámgépek és nagy dinamikus merevséget igénylő alkalmazások esetében.

A fix-fix támogatás előnyei

• Magas axiális merevség
• Nagyobb ellenállás az összenyomás alatti kihajlás ellen
• Magasabb kritikus sebesség potenciál
• A hosszú vagy erősen terhelt csavarok jobb ellenőrzése
• Alkalmas nagy dinamikus és precíziós előtolótengelyekhez

Telepítési szempontok

A két csapágycsoportot pontosan egy vonalba kell helyezni. A szerelési hibák rendellenes nyomatékot, vibrációt, hőt, túlzott belső terhelést és idő előtti csapágykopást okozhatnak.

A hőtágulást is figyelembe kell venni. Mivel mindkét vége korlátozott, a csavar hőmérsékletének növekedése további axiális erőt hozhat létre. A precíziós gépek kiszámított csavar-előfeszítést, hőmérséklet-szabályozást, helyzetkompenzációt vagy más tervezett módszert használhatnak ennek a hatásnak a kezelésére.

Az ellenőrizetlen csapágyhézag nem helyettesítheti a megfelelő hőkezelést, mert csökkentheti az axiális merevséget és a visszafordítási pontosságot.

Fix-lebegő golyóscsapágy elrendezés

Az afix és lebegő csapágy elrendezés, a rögzített vége szabályozza a csavar axiális helyzetét és hordozza a tengelyirányú tolóerőt. Az úszóvég radiálisan megtámasztja a csavart, miközben lehetővé teszi a hőtágulás okozta tengelyirányú mozgást.

Ezt a konfigurációt fixen támogatott elrendezésnek is nevezik, mivel az úszó vég továbbra is sugárirányban van alátámasztva. Az „úszó vég” és „támasztott vég” kifejezések ezért gyakran ugyanazt a funkciót írják le egy hagyományos golyóscsavar-szerelvényben.

A fix-úszó elrendezés praktikus egyensúlyt biztosít a merevség, a sebesség, a termikus szabadság, a beépítési tűrés és a költség között. Széles körben használják CNC-berendezésekben, ipari automatizálásban, lineáris modulokban, kezelőrendszerekben és más géptengelyekben.

A fix-lebegő támaszték előnyei

• Jobb tengelytartás, mint a fix-mentes elrendezés
• Szabályozott axiális pozicionálás a fix végén
• Lehetővé teszi a tengelyirányú hőmozgást a lebegő végén
• Alacsonyabb telepítési érzékenység, mint a fix-fix támogatásnál
• Számos szabványos géptengelyhez alkalmas

Axiális merevsége és kritikus fordulatszám-potenciálja általában alacsonyabb, mint a helyesen tervezett fix-fix elrendezésé. Azonban számos közepes hosszúságú és közepes sebességű golyóscsavaros rendszerhez alkalmas.

Fix – szabad golyóscsavaros csapágy elrendezés

Fix-mentes elrendezésben a csavarnak csak az egyik vége van megtámasztva és tengelyirányban elhelyezve. A másik vége nem támogatott.

Ez az elrendezés mechanikailag egyszerű, és lehetővé teszi a csavar szabad kitágulását. Mindazonáltal ez biztosítja a legalacsonyabb hajlítási és rezgési ellenállást a három konfiguráció közül. Kritikus sebessége és kompressziós terhelési képessége szintén korlátozott.

A rögzített-mentes támasztékot általában rövid csavarokhoz, kis sebességű mechanizmusokhoz, kis terhelésekhez és olyan alkalmazásokhoz használják, ahol a kompakt felépítés fontosabb, mint a maximális merevség.

A rögzített-szabad elrendezést nem szabad összetéveszteni a rögzített-lebegő elrendezéssel. A fix-úszó rendszer lebegő végének általában radiális csapágyazás van, míg a fix-mentes rendszer szabad végén nincs.

Hogyan befolyásolja a csapágy elrendezése a kritikus sebességet

A forgó golyóscsavar akkor kezd rezegni, amikor működési sebessége megközelíti a kritikus sebességet. A kritikus sebességet befolyásolja a csavar gyökerének átmérője, a támaszték nélküli hosszúság, a végcsapágy elrendezése, a beépítési pontosság és a forgási sebesség.

Általános összehasonlításként:

• A fix–rögzített biztosítja a legerősebb végkorlátot és a legnagyobb kritikus sebességpotenciált.
• A fix-lebegő közepes visszatartást biztosít, és számos hagyományos géptengelyhez alkalmas.
• A fix-free biztosítja a legkevesebb visszatartást, és általában rövidebb és lassabb csavarokra korlátozódik.

A munkasebességnek biztonságosan a számított kritikus fordulatszám alatt kell maradnia. Figyelembe kell venni a golyók keringési határait, a csapágyfordulatszámot, a kenést, a hőtermelést és a golyóscsavar DN értékét is. A működési sebesség nem csak a kritikus sebesség korlátozza.

Hogyan befolyásolja a megállapodás a kihajlást

Amikor egy golyóscsavar megnyom egy terhelést, a csavar tengelyének egy része összenyomódásnak lehet kitéve. Egy hosszú és karcsú csavar még azelőtt meghajolhat, hogy a csavar-anya szerelvény elérné névleges dinamikus teherbírását.

A kitámasztás állapota közvetlen hatással van a kihajlási ellenállásra. A rögzített–rögzített támasz általában nagyobb ellenállást biztosít, mint a fix–lebegő vagy a rögzített–szabad támasz. A tényleges számításhoz azonban a csavar gyökerének átmérőjét, a támaszték nélküli hosszúságot, a terhelés irányát és a valós szerelési állapotot kell használni.

Ahol a gép szerkezete megengedi, a golyóscsavar olyan elrendezése, hogy az elsősorban feszítésben működjön, nem pedig összenyomva, csökkentheti a kihajlás kockázatát.

Hogyan hat a hőtágulás a kiválasztásra

Hőt termelhetnek a támasztócsapágyak, a golyós keringtetés, a tömítések, a kenőanyag, a motorhajtómű és a környező gép. A csavar hőmérsékletének növekedésével a csavar hosszabb lesz.

Fix-úszó csapágyas elrendezésben a csavar az úszóvég felé tágulhat. Ez megakadályozza, hogy az úszóoldali csapágy mereven szembeszálljon a hosszváltozással. A csavar megnyúlása azonban továbbra is befolyásolhatja a tengely pozicionálási pontosságát.

Fix-rögzített elrendezésben a helyesen alkalmazott csavarfeszesség javíthatja a merevséget és segít szabályozni a termikus viselkedést. A kezdeti feszültséget, az üzemi hőmérsékletet, a csapágyterhelést és a várható tágulást együtt kell figyelembe venni, hogy elkerüljük a csavar vagy a csapágyak túlterhelését.

A nagy pontosságú rendszerek a következő intézkedések közül egyet vagy többet alkalmazhatnak:

• Számított csavar előfeszítés
• Hőmérséklet stabilizálás
• Ellenőrzött kenés
• Pozíció kompenzáció
• Lineáris léptékű visszacsatolás
• Csökkenti a szükségtelen súrlódást és előfeszítést

A golyóscsavaros csapágyak elrendezésének összehasonlítása

Golyóscsavaros csapágy elrendezés kiválasztása

A golyóscsavaros csapágy helyes elrendezése a teljes működési feltételektől függ, nem pedig a csavar pontossági fokától. A támogatási mód kiválasztása előtt erősítse meg:

• Csavar névleges és gyökérátmérője
• Teljes és nem támogatott hossz
• Csavaros vezeték
• Maximális fordulatszám
• Axiális terhelés és terhelés iránya
• Szerelési irány
• Szükséges axiális merevség
• Várható hőmérsékletváltozás
• Elhelyezési és ismételhetőségi követelmények
• Rendelkezésre álló beépítési hely

A rögzített-rögzített elrendezés nagyobb merevséget és kritikus sebességpotenciált biztosít, de pontos beállítást és megfelelő hőszabályozást igényel. A rögzített és lebegő csapágyelrendezés praktikus egyensúlyt biztosít a támaszték és a termikus szabadság között számos CNC és automatizálási tengely számára. A rögzített-mentes elrendezés egyszerűbb, de általában rövid, kis sebességű és enyhén terhelt csavarokra korlátozódik.

A teljesítményt befolyásoló telepítési részletek

Még a megfelelő csapágyelrendezés is rosszul működhet, ha a szerelvény nincs beállítva. A fontos telepítési ellenőrzések közé tartozik:

• A megmunkált tengelyvégek koncentrikussága
• A csapágyház rögzítési felületeinek négyszögletessége
• Igazítás a csavar tengelye és a lineáris vezetőpályák között
• A rögzített végű csapágyak megfelelő tájolása és előfeszítése
• A csapágy ellenanyának megfelelő meghúzása
• Axiális szabadság a lebegő végén
• Egyenletes forgatónyomaték a teljes löket alatt
• Megfelelő kenés a használat előtt

Az összeszerelés után a gömbcsavarnak simán kell forognia. A megkötés, a rendellenes nyomatékváltozás, az ismétlődő zaj vagy a gyors hőmérséklet-emelkedés jelezheti a tengelyeltérést, a csapágy túlzott előfeszítését, a csapágyak helytelen beszerelését vagy a tengelyirányú interferenciát a lebegő végén.

DLY golyós csavar és támasztó opciók

A DLY hengerelt és köszörült golyóscsavarokat a megfelelő tengelyvég-megmunkálási és támasztóegység-opciókkal együtt szállít. A rendelkezésre álló rögzített és lebegő oldali egységek közé tartoznak a közös BK/BF, FK/FF és EK/EF kombinációk.

Tekintse meg a DLY-ketgolyóscsavaros tartóegységekvagy fedezze fel a teljesgolyós csavar tartomány.

A projekt áttekintéséhez adja meg a csavar modelljét, átmérőjét, vezetékét, hosszát, maximális fordulatszámát, axiális terhelését, pontossági fokozatát, javasolt csapágyelrendezést és a tengelyvég rajzát. A golyóscsavar, a tartócsapágyak és a végmegmunkálás ezután egy összeállításként értékelhető.

← Vissza (DLY Blog).