A CNC gépekben és automatizálási rendszerekben a lineáris vezetősínek és kocsik sokkal többet tesznek, mint a mozgást. Viszik a mozgó platformot, ellenállnak a vágási vagy feldolgozási erőknek, szabályozzák a vibrációt, és segítenek a gépnek megőrizni a pontosságot a hosszú távú-működés során.
Sok vezetősín meghibásodást nem a rossz termékminőség okoz. Valós alkalmazásokban a probléma gyakran a helytelen terhelésbecslésből indul ki. Papíron elég erősnek tűnhet a sín, de hónapokig tartó nagy sebességű-mozgás, gyakori indítások és megállások vagy egyenetlen rakodás után a kocsi zajt kelthet, veszíthet a pontosságából vagy a vártnál sokkal gyorsabban kophat.
Éppen ezért a lineáris vezetősín és kocsi teherbírásának megválasztásánál nem szabad csak a sínméretet figyelembe venni. A megfelelő kiválasztáshoz egy alapelvet kell követnie:
Számítsa ki a valós terhelést, ellenőrizze mind a statikus, mind a dinamikus kapacitást, és hagyjon elegendő biztonsági tartalékot a tényleges működési állapothoz.
Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan értékelhető a teherbírás CNC gépek, automatizálási csúszdák, portálrendszerek és egyéb lineáris mozgó berendezések esetében.
1. Kezdje a valódi mozgó tömeggel
Az első lépés a teljes mozgó tömeg kiszámítása.
Ennek a következőket kell tartalmaznia:
- A munkadarab súlya
- A szerelvény súlya
- Mozgó asztal súlya
- Orsó vagy szerszámfej súlya
- kocsik
- Kábellánc és egyéb mozgó tartozékok
Gyakori hiba, hogy csak a munkadarab tömegét számítják ki. A tényleges berendezésekben az asztal, a rögzítőelem, a motortartó, a kábellánc és a szerszámok nagy terhelést adhatnak.
Például, ha egy CNC tolóasztal egy 20 kg-os munkadarabot hordoz, de a mozgóasztal, a rögzítőelem és az orsó együtt további 60 kg-ot nyom, akkor a vezetőrendszer nem 20 kg-ot. 80 kg teherbírású.
Az alapvető függőleges terhelés:
Fv=m × g
Ahol:
- Fv= függőleges terhelés
- m= teljes mozgó tömeg
- g = 9.8 m/s²
2. Vegye figyelembe a sebességet és a gyorsulást
Alacsony sebességű{0}}berendezéseknél a súly lehet a fő terhelés. De a CNC és az automatizálási rendszerek esetében a gyorsítás gyakran fontosabb.
Amikor egy gép elindul, leáll vagy gyorsan irányt változtat, tehetetlenségi erő keletkezik:
Fa=m × a
Ahol:
- Fa= tehetetlenségi erő
- m= mozgó tömeg
- a= gyorsulás
Ez az oka annak, hogy egy könnyű, de nagy sebességű-felszedő-és-elhelyező gép a vártnál erősebb vezetőrendszert igényelhet. A statikus terhelés kicsinek tűnik, de a dinamikus terhelés nagy lehet a gyakori gyorsítások és lassítások miatt.
CNC gépek, automatizálási modulok és portálrendszerek esetén a gyorsulást mindig figyelembe kell venni a terhelés számításánál.
3. Ne hagyja figyelmen kívül a pillanatnyi terhelést
Sok valódi gépben a lineáris kocsik nem azért hibáznak meg, mert túl nagy a függőleges terhelés. Meghibásodnak, mert a terhelés nincs középre állítva.
Ha a súlypont a vezetősín felülete felett vagy attól távol van, az átbillenési nyomatékot hoz létre. Ez a pillanat növeli a kocsi egyik oldalán vagy a rendszerben lévő kocsin a terhelést.
Ez gyakori a következőkben:
- CNC Z{0}}tengely szerelvények
- Gantry routerek
- Lézeres vágógépek
- Famegmunkáló gépek
- Konzolos szerkezetek
- Széles mozgó asztalok
- Egysínes{0}}tervek
A pillanat a következőképpen becsülhető:
M = F × h
Ahol:
- M= pillanatnyi betöltés
- F= erőt alkalmazott
- h= távolság a súlypont és a sín rögzítési felülete között
A szélesebb síntávolság vagy a hosszabb kocsitávolság gyakran hatékonyabban javíthatja a merevséget, mint egyszerűen nagyobb sínméret kiválasztása.
A CNC és automatizálási rendszerek esetében a közös és stabil szerkezet a következő: két párhuzamos sín, két-két kocsival minden sínen.
Ez az elrendezés javítja a terheléselosztást, a nyomatékállóságot és a hosszú távú futásstabilitást-.
4. Számítsa ki az egyes kocsik terhelését
A teljes terhelés kiszámítása után a következő lépés az egyes kocsik által szállított teher becslése.
Alaprendszerhez:
P0=Fv/n
Ahol:
- P0= statikus terhelés kocsinként
- Fv= függőleges terhelés
- n= kocsi összesen
Ez azonban csak az elméleti átlagos terhelés.
Valódi gépekben a terhelés ritkán oszlik el tökéletesen a következők miatt:
- Szerelési felület hiba
- Sín párhuzamossági hiba
- Egyenetlen meghúzás
- Szerkezeti deformáció
- Eltolt súlypont
- Vágóerő vagy külső erő
Tehát egy kocsi tényleges terhelése magasabb lehet, mint az átlagos érték.
A reálisabb választás érdekében a pillanatnyi terhelést is figyelembe kell venni:
P0=(Fv/n) + (M/L)
Ahol:
L= kocsiköz
M= felborulási pillanat
Ez a képlet óvatosabb becslést ad minden egyes kocsira.
5. Számítsa ki a dinamikus egyenértékű terhelést
Dinamikus körülmények között a kocsinak támogatnia kell a súly, a tehetetlenség és a külső erő kombinációját.
A teljes dinamikus erő a következőképpen becsülhető meg:
Ft=Fv + Fa + Fe
Ahol:
- Ft= teljes dinamikus erő
- Fv= függőleges terhelés
- Fa= tehetetlenségi erő
- Fe= külső erő, például vágóerő vagy feldolgozási erő
Ekkor a kocsinkénti dinamikus terhelés a következőképpen becsülhető meg:
P1=(Ft/n) + (Ft × h/L)
Ha a gépen változó terhelések vannak a löket különböző részei során, használjon egyenértékű dinamikus terhelést:
Pm=∛[(P1³L1 + P2³L2 + …) / teljes utazási távolság]
Számos szabványos automatizálási alkalmazás esetén, ha a terhelés viszonylag stabil,A Pm P1-ként kezelhető.
6. Alkalmazza a Working Condition Factort
Az elméleti terhelés nem elegendő a végső kiválasztáshoz. A valódi gépeken vibráció, ütés, terhelésingadozás és telepítési hibák vannak.
Munkaállapot-tényezőt kell alkalmazni:
P=Ka × P1
Ahol:
- P= javított dinamikus terhelés
- Ka= üzemállapot-tényező
- P1= számított dinamikus kocsiterhelés
Tipikus referenciaértékek:
| Működési állapot | Ajánlott Ka |
|---|---|
| Sima, alacsony{0}}sebességű mozgás | 1.0–1.2 |
| Általános automatizálási berendezések | 1.2–1.5 |
| CNC gép vagy gyakori indító{0}}stop rendszer | 1.5–2.0 |
| Erős ütés vagy erős vágási állapot | 2.0–3.0 |
7. Ellenőrizze a Statikus biztonsági tényezőt
A statikus terhelés besorolásaC0annak ellenőrzésére szolgál, hogy a kocsi és a sín ellenáll-e a terhelés alatti maradandó alakváltozásnak.
A statikus biztonsági tényező a következő:
S0 = C0 / P0
Ahol:
- S0= statikus biztonsági tényező
- C0= alapvető statikus terhelési besorolás
- P0= statikus terhelés kocsinként
Ajánlott értékek:
| Alkalmazás | Ajánlott S0 |
|---|---|
| Általános automatizálási berendezések | Nagyobb vagy egyenlő, mint 1,5 |
| CNC gép vagy precíziós automatizálási rendszer | Nagyobb vagy egyenlő, mint 2,0 |
| Nagy terhelés vagy ütközés | Nagyobb vagy egyenlő, mint 3,0 |
Ha a statikus biztonsági tényező túl alacsony, a sínen vagy a kocsipályán tartós bemélyedés alakulhat ki. Ha ez megtörténik, a rendszer elveszítheti simaságát és pontosságát még akkor is, ha a kenést később javítják.
8. Ellenőrizze a Dinamikus élettartamot
A dinamikus terhelési besorolásCaz élettartam becslésére szolgál.
Golyós{0}}típusú lineáris vezetők esetén:
L=(C / P)³ × 100 000 km
Görgős{0}}típusú lineáris vezetők esetén:
L=(C / P)^(10/3) × 100 000 km
Ahol:
- L= névleges élettartam
- C= alapvető dinamikus terhelési besorolás
- P= javított dinamikus terhelés
A számított élettartamnak magasabbnak kell lennie, mint a berendezés tervezett élettartama.
Tipikus hivatkozás:
| Berendezés típusa | Közös célélet |
|---|---|
| Általános automatizálási berendezések | 5000-10000 km |
| CNC gépek | 10 000-30 000 km |
| Nagy teljesítményű-vagy nagy-terhelésű-ciklusos felszerelés | Magasabb biztonsági ráhagyás szükséges |
Mivel a vezető élettartama nagyon érzékeny a terhelésre, a tényleges terhelés kismértékű növelése nagymértékben csökkentheti az élettartamot. Ez az oka annak, hogy a „csak elég” kiválasztása gyakran kockázatos a folyamatos üzemű berendezéseknél.
9. Gyakorlati kiválasztási lépések
A gyakorlati kiválasztási folyamat lehet:
- Számítsa ki a teljes mozgó tömeget.
- Erősítse meg a maximális sebességet és gyorsulást.
- Mérje meg a súlypont eltolását és a kocsi távolságát.
- Számítsa ki a statikus terhelést kocsinként.
- Számítsa ki a dinamikus terhelést kocsinként.
- Alkalmazza az üzemállapot-tényezőt.
- Válasszon egy előzetes vezetősín méretet a gyártó katalógusából.
- Ellenőrizze a statikus biztonsági tényezőt.
- Ellenőrizze a dinamikus élettartamot.
- Növelje a sín méretét vagy a kocsi mennyiségét, ha az eredmény nem elegendő.
CNC és automatizálási rendszerek esetén általában biztonságosabb a terhelhetőséget a legigényesebb munkakörülmények alapján ellenőrizni, nem az átlagos állapot alapján.
10. Kiválasztási javaslatok gyakori alkalmazásokhoz
| Alkalmazás | Működési állapot | Ajánlott útmutató típus | Common Rail méret |
|---|---|---|---|
| Könnyű automatika, ellenőrző berendezések, kis kezelőegységek | Alacsony sebesség, kis terhelés | Golyó{0}}típusú lineáris vezetővezető | 15 / 20 |
| Csomagológép, lézeres berendezés, standard automatizálási csúszda | Közepes sebesség, közepes terhelés | Golyó{0}}típusú lineáris vezetővezető | 20 / 25 |
| CNC router, marógép, famegmunkáló gép | Vágóerő, rezgés, gyakori mozgás | Golyós-típusú vagy görgős-típusú útmutató | 25 / 30 / 35 |
| Gantry gép,{0}}nagy sebességű, precíziós automatizálás | Nagy gyorsulás, nyomatékos terhelés | Görgős{0}}típusú útmutató előnyben | 35 / 45 |
| Nagy teherbírású-CNC- vagy ütőberendezések | Nagy terhelés, erős vibráció | Roller{0}}típusú útmutató | 45 / 55 |
Ezek az értékek csak gyakorlati hivatkozások. A végső kiválasztást mindig a tényleges terhelés, az élettartam és a gyártó katalógus adatai alapján kell ellenőrizni.
11. Terhelhetőség számítási táblázat
| Tétel | Szimbólum | Egység | Érték |
|---|---|---|---|
| Mozgó tömeg | m | kg | |
| Maximális gyorsulás | a | m/s² | |
| A súlypont eltolása | h | mm | |
| Kocsitávolság | L | mm | |
| Sínek száma | - | db | |
| Vasútonkénti kocsik | - | db | |
| A kocsik teljes száma | n | db | |
| Külső erő / vágóerő | Fe | N | |
| Működési állapot tényező | Ka | - | |
| Cél L10 élettartam | L | km | |
| Függőleges terhelés | Fv | N | m × 9.8 |
| Tehetetlenségi erő | Fa | N | m × a |
| Teljes dinamikus erő | Ft | N | Fv + Fa + Fe |
| Statikus terhelés kocsinként | P0 | N | (Fv / n) + (M / L) |
| Dinamikus terhelés kocsinként | P1 | N | (Ft / n) + (Ft × h / L) |
| Korrigált dinamikus terhelés | P | N | Ka × P1 |
| Szükséges statikus terhelési besorolás | C0 | N | P0 × biztonsági tényező |
| Kötelező dinamikus terhelési besorolás | C | N | A cél élete alapján |
| Ajánlott sínméret | - | - |
12. Gyakori kiválasztási hibák
Csak a munkadarab súlyának kiszámítása
A vezetőrendszer az egész mozgó szerkezetet hordozza, nem csak a munkadarabot. Az asztalt, a rögzítőelemet, az orsót, a kocsit és a kábellánc súlyát egyaránt tartalmaznia kell.
A pillanatnyi terhelés figyelmen kívül hagyása
A vezetőnek elegendő függőleges teherbírása lehet, de a borulási nyomaték miatt mégis meghibásodik. Ez különösen gyakori a Z-tengely és a konzolos szerkezeteknél.
Túl kicsi biztonsági tényező használata
A tesztelés során működő sín hosszú távú gyártás után is meghibásodhat-. A precíziós berendezések és a CNC rendszerek elegendő biztonsági tartalékot igényelnek.
A gyorsulás figyelmen kívül hagyása
A nagy sebességű{0}}automatizálási rendszereknek alacsony a statikus terhelése, de nagy a dinamikus terhelése. Figyelembe kell venni a gyakori gyorsítást és lassítást.
Csak a sín szélessége alapján kell kiválasztani
Előfordulhat, hogy az egyik sorozatból származó 25 mm-es sín teherbírása nem ugyanaz, mint egy másik 25 mm-es sín. Mindig ellenőrizze a katalógusból a dinamikus terhelést, a statikus terhelést és a nyomatékot.
Következtetés
A teherbírás kiválasztása alineáris vezetősín és kocsiA CNC és az automatizálási rendszerek esetében nem egyszerűen nagyobb sín kiválasztása. A megbízható kiválasztásnak a valós mozgó tömegen, a gyorsuláson, a terhelés irányán, a nyomatéki terhelésen, az üzemállapoton, a statikus biztonsági tényezőn és a dinamikus élettartamon kell alapulnia.
Könnyű automatizálási rendszerek esetén elegendő lehet egy szabványos{0}}golyós típusú vezető. CNC-gépekhez, portálrendszerekhez, nagy sebességű{2}modulokhoz vagy nehéz vágási alkalmazásokhoz nagyobb merevség, jobb nyomatékállóság és nagyobb biztonsági ráhagyás szükséges.
A jól-megválasztott lineáris vezetőrendszer segít a gép zökkenőmentes működésében, megőrzi a pontosságot, csökkenti a karbantartási problémákat és hosszabb élettartamot tesz lehetővé. A legjobb eredmény elérése érdekében a végső kiválasztást mindig a gyártó katalógusadataival és a berendezés tényleges működési körülményeivel kell ellenőrizni.
Több mint 20 éves gyártási tapasztalatával a DLY lineáris vezetősíneket és kocsikat kínál CNC-gépekhez, automatizálási berendezésekhez és ipari mozgásrendszerekhez. A szabványos golyós-típusú vezetőktől a nehéz-tehergörgős vezetőpályákig a DLY stabil minőséggel, gyári-közvetlen ellátással és műszaki támogatással támogatja a globális forgalmazókat, OEM-eket és gépgyártókat.
Vegye fel a kapcsolatot a DLY-vela terhelésszámítás támogatásához, a sínméret-ajánlatokhoz, valamint a CNC- és automatizálási rendszerek gyári -közvetlen megoldásaihoz.
