A gép függőleges tengelye pontosan leállhat, miközben a motor áram alatt van, és az áramellátás megszűnésekor is veszélytelenné válhat. Az ok egyszerű: egy golyóscsavar képes eltartani és elmozdítani a függőleges terhelést, ha megfelelő méretben van, de hatékony gördülő érintkezése általában lehetővé teszi, hogy a teher megfordítsa a csavart.
Függőlegeshezgolyós csavartengely, teherbírás és teherbírás tehát két különböző tervezési kérdés. A csavarnak, az anyának, a tartócsapágyaknak és a motornak kell viselnie a működési erőt, míg a féknek vagy más független berendezésnek kell szabályoznia a nem szándékos lefelé mozgást áramkimaradás, vészleállás vagy hajtáshiba esetén.
Ez a megkülönböztetés fontos a CNC Z tengelyek, emelőasztalok, függőleges csomagoló állomások, ellenőrző berendezések, összeszerelő gépek és egyéb rendszerek esetében, ahol a gravitáció folyamatosan hat a mozgó tömegre.
Függőleges terhelhetőség
A golyóscsavar képes függőleges terhelést hordozni és elhelyezni axiális terhelése, élettartama, sebessége és merevsége határain belül. Általában azonban nem szabad önzáró eszközként- kezelni. Amikor a meghajtó nyomaték eltűnik, a gravitáció axiális erőt fejt ki az anyára. Mivel a gördülő érintkező alacsony súrlódást eredményez, ez az axiális erő fordított nyomatékot generálhat és elforgathatja a csavart.
A gyakorlati válasz:egy golyóscsavar képes függőleges terhelést elviselni, de a teljes tengelyen ellenőrizni kell a terhelés-tartását, ha az ellenőrizetlen süllyedés károsíthatja a gépet vagy személyi sérülést okozhat.
A motor tartónyomatéka megtarthatja pozícióját, miközben a hajtás feszültség alatt marad. Nem nyújt ugyanolyan védelmet az elektromos áram elvesztése után. Hasonlóképpen, az előfeszített anya javítja az axiális merevséget és csökkenti a holtjátékot, de nem teszi a golyóscsavart megbízhatóan önreteszelődővé.
Miért fordul elő visszavezetés?
A golyóscsavar a motor forgását hatékony lineáris mozgássá alakítja. Ugyanez a mechanizmus fordítva is működhet: az anyára ható axiális erő elfordulást idézhet elő a csavar tengelyén. Ezt backdrivingnek nevezik.
A visszahajtásra való hajlamot több tényező befolyásolja:
- Ólom:egy nagyobb vezeték általában több fordított nyomatékot termel ugyanazon axiális terhelés mellett.
- Fordított hatásfok:a hatékony gördülő érintkezés megkönnyíti a fordított mozgást, mint egy nagy súrlódású{0}}csúszócsavar esetén.
- Mozgó tömeg:az asztal, a szerszámok, a munkadarab és a csatlakoztatott mechanizmusok mind hozzájárulnak a gravitációs terheléshez.
- Gyorsulás és lassítás:a dinamikus erő meghaladhatja a gravitáció által okozott erőt.
- Külső folyamaterő:a vágó-, nyomó- vagy kezelőerők a gravitációval vagy ellene hathatnak.
- Vezetési{0}}vonatveszteségek:a tömítések, csapágyak, vezetők és a motor növeli az ellenállást, de ezt a változó ellenállást nem szabad biztonsági fékként használni.
A szálirány nem oldja meg a problémát. A bal-csavar megfordítja a kapcsolatot a csavar forgása és az anya mozgása között, de a gravitáció továbbra is vissza tudja hajtani a megfelelő forgásirányban.
Gravitációs erő és fordított nyomaték
Az első becslés a teljes mozgó tömeg által keltett lefelé irányuló erő:
ahol Fga gravitációs erő newtonban, m a teljes mozgó tömeg kilogrammban, g pedig körülbelül 9,81 m/s².
A csavar tengelyén a hozzávetőleges fordított forgatónyomaték a következőképpen fejezhető ki:
ahol Tvisszaa fordított forgatónyomaték N·m-ben, F az axiális erő newtonban, P a csavar kivezetése méterben fordulatonként és ηrfordított hatásfok.
Például egy 120 kg-os mozgó szerelvény körülbelül 1177 N gravitációs erőt hoz létre. 10 mm-es kivezetés és 0,85-ös feltételezett fordított hatásfok mellett a becsült gravitációs{6}}nyomaték körülbelül 1,59 N·m:
Ez csak egy gravitációs becslés. A fék- és motorméretezésnél figyelembe kell venni a gyorsulást, a folyamaterőt, az áttételi arányt, az alkatrész tehetetlenségét, a hatásfok változását, a szükséges leállási időt és a megfelelő biztonsági tényezőt. A kiválasztott féket ellenőrizni kell a gyártó által engedélyezett tartási nyomaték, a vészleállítási -üzemidő, a bekapcsolási idő és az élettartam{3}}adatai alapján.
Betöltési-tartási módok
| Módszer | Fő funkció | Fontos korlátozás |
|---|---|---|
| Szervo tartási nyomaték | Megtartja a parancsolt pozíciót, miközben a hajtás táplált és vezérli a motort. | Nem független kikapcsolt{0}}tartó eszköz. |
| Motortartó fék | Megtartja a tengelyt a motor leállása vagy az áramellátás megszűnése után. | Sok tartófék nem arra szolgál, hogy elnyelje az ismétlődő teljes sebességű{0}}megállást. |
| Tengelyfék vagy bilincs | Közvetlenül a mozgó tengelyre vagy sínre hat, és független rögzítést biztosít. | A beépítést, a kioldás felügyeletét és a megengedett leállási energiát ellenőrizni kell. |
| Ellensúly vagy ellensúly | Csökkenti a nettó gravitációs terhelést, a motor nyomatékát és a féktartási igényt. | Csökkenti az egyensúlyhiányt, de nem biztosít automatikusan teljes biztonsági funkciót. |
| Másodlagos biztonsági berendezés | Megfogja vagy visszatartja a terhelést, ha az elsődleges hajtás vagy a fék meghibásodik. | Alkalmassága a gép kockázatértékelésétől és a szükséges biztonsági teljesítménytől függ. |
Egy gyakori vezérlési szekvencia a szervo feszültség alatt tartása, amíg a fék kienged, mozgatja a tengelyt, megáll a szervovezérlés alatt, behúzza a féket, és csak ezután távolítja el a motor nyomatékát. A fék felengedése azelőtt, hogy a motor tartónyomatéka kialakulna, rövid, de káros leejtést tesz lehetővé. Az időzítést és a visszacsatolási logikát a maximális várható terhelés melletti üzembe helyezés során ellenőrizni kell.
A függőleges tengely erőviszonyok
A függőleges{0}}tengely helyes számítása szétválasztja a különböző működési feltételeket ahelyett, hogy csak a statikus súlyt ellenőrizné.
| Állapot | Kényszer mérlegelés | Tervezési ellenőrzés |
|---|---|---|
| Állandó | Gravitáció és bármilyen tartós folyamaterő | Féktartó képesség és statikus axiális terhelés |
| Felfelé gyorsulás | Gravitáció plusz gyorsulási erő és súrlódás | Csúcs motornyomaték és maximális csavarterhelés |
| Mozgás állandó sebességgel | Gravitáció, súrlódás és folyamati erő | Folyamatos motornyomaték és hőterhelés |
| Ellenőrzött lefelé irányuló mozgás | A gravitáció hajtja a tengelyt, míg a motor szabályozza a süllyedést | Regeneratív működés, hajtáskapacitás és sebességtúllépés szabályozás |
| Áramkimaradás vagy hiba | Kontrollálatlan gravitációs erő, amíg a rögzítés be nem kapcsol | Fékreakció, féktávolság és másodlagos védelem |
A munkacikluson belüli átlagos axiális terhelést a golyóscsavar élettartamának kiszámításához használják, míg a legnagyobb üzemi terhelésnek a vonatkozó statikus és dinamikus határokon belül kell maradnia. Ezek elkülönülnek a tartó-fék számításától.
Csavartájolás és végtámasz
Ha a gép elrendezése megengedi, a rögzített csapágy és a meghajtó vége a mozgó anya fölé helyezve a csavar nagyobb részét a gravitáció hatására feszesen tarthatja. A főként feszített csavart nem éri el az oszlop kihajlása ugyanúgy, mint egy hosszú, összenyomott csavart.
Ha a függőleges terhelés összenyomja a tengelyt, akkor ellenőrizni kell a gyökér átmérőjét, a nem alátámasztott hosszt és a vég-támaszték állapotát. Ezzel külön foglalkozik agolyós csavar kihajlás számítása. Ezenkívül ellenőrizni kell a csavar kritikus sebességét, -tartóképességét és beállítását.
Egy tipikus forgó-csavarelrendezés a hajtás végén rögzített csapágyegységet használ az axiális és radiális helyzet szabályozására, az ellenkező végén pedig egy tartócsapágyat, amely lehetővé teszi a stabil forgást. A tényleges támasztóelrendezésnek meg kell egyeznie a tengelyvégek megmunkálásával, a sebességgel, az axiális terheléssel és a szükséges merevséggel.
Gyakori tervezési hibák
- Tételezzük fel, hogy az álló szervó egy -kikapcsolt fék:a vezérlő nyomaték eltűnik, ha a hajtás nem képes táplálni.
- Előtöltés használata biztonsági funkcióként:az előfeszítés javítja a merevséget és a holtjáték teljesítményét, nem megbízható tehertartás.
- Fék kiválasztása önmagában a gravitációs nyomaték alapján:a vészleállítási energia, a bekapcsolási késleltetés és a maximális dinamikus terhelés befolyásolhatja a választást.
- A teljes mozgó tömeg figyelmen kívül hagyása:szerszámokat, rögzítéseket, munkadarabokat, kábeleket és segédmechanizmusokat kell tartalmazni.
- Csak a csavar terhelhetőségének ellenőrzése:Az anya élettartama, a tengely kihajlása, a tartócsapágyak, a motor nyomatéka, a tengelykapcsoló kapacitása és a fékteljesítmény különböző határértékek.
- A fékezés minden normál nagy sebességű{0}}megálláskor:a tartófék gyorsan elkophat, ha üzemi fékként használják, kivéve, ha kifejezetten erre a feladatra van besorolva.
Következtetés
A golyóscsavar képes mozgatni és támogatni a függőleges terhelést, de a nagy átviteli hatásfok lehetővé teszi a visszavezetést is. A megbízható függőleges-tengely-kialakítás ezért elválasztja a mozgásvezérlést a tehertartástól. A csavar és a motor normál mozgást vezérel; a fék, bilincs vagy más rögzítőelem szabályozza a terhelést, ha a nyomaték nem elérhető.
A tervezésnek figyelembe kell vennie a teljes mozgó tömeget, az ólmot, a fordított forgatónyomatékot, a gyorsulást, a folyamaterőt, a fékreakciót és a vég{0}}támogatás elrendezését. Az előfeszítést és a menetirányt nem szabad az ellenőrzött fék helyettesítőjeként kezelni. Ha a nem szándékos süllyedés jelentős veszélyt jelent, a gép hivatalos kockázatértékelése alapján független másodlagos eszközt kell kiválasztani.
Hivatkozások
- ISO 3408-1, Golyós csavarok – Szókincs és megnevezés.
- Golyóscsavar általános műszaki katalógusa, a tolóerő-a-nyomaték viszonyaira, a fordított hatásfokra, a támasztóegységekre és a csavar-tengely kihajlítására vonatkozó szakaszok.
Műszaki megerősítésre van szüksége egy függőleges gömbcsavar tengelyéhez?
A DLY segíthet ellenőrizni a csavar átmérőjét, a vezetéket, az axiális terhelést, a sebességet és a vég{0}}támogatási elrendezést az alkalmazáshoz.
WhatsApp: +86 166 0578 8856 E-mail: dlyexport2@dlybearing.com
