Početni moment kugličnog vijka u odnosu na radni moment: zašto se razlikuju?

Početni moment i obrtni moment kugličnog vijka opisuju različite radne uslove. Početni moment mora pokrenuti rotaciju i ubrzati osovinu, dok radni moment održava sistem u pokretu nakon što se kretanje stabilizira.

U ispravno sastavljenom sistemu kugličnih vijaka, početni moment može biti umjereno veći od momenta stalnog rada. Međutim, veliko povećanje obrtnog momenta, jak otpor-zavisan od položaja ili kontinuirano rastuća struja motora mogu ukazivati ​​na neprikladno podmazivanje, pretjerano predopterećenje, otpor zaptivke, probleme s potpornim{2}}ležajima ili neusklađenost instalacije.

Razumijevanje odakle dolazi obrtni moment pomaže u razlikovanju normalnog otpora kugličnog vijka od mehaničkog problema u razvoju.

1. Šta je startni moment kugličnog vijka?

Početni moment je moment potreban u trenutku kada kuglični vijak počne da se okreće iz mirovanja. Naziva se i momentom otkidanja u nekim kontekstima inženjeringa i održavanja.

Početni moment može uključivati:

• Moment potreban za pomicanje vanjskog aksijalnog opterećenja
• Moment potreban za ubrzanje pokretne mase
• Moment potreban za ubrzanje kugličnog vijka, spojnice i rotora motora
• Unutrašnji otpor od prednaprezanja kugličnog vijka
• Otpornost od zaptivki matica i brisača
• Podrška{0}}otpornosti ležajeva i uljnih{1}}zaptivki
• Otpornost na mast prije nego što počne cirkulirati
• Otpornost zaptivke na vodilicu, -lanac i mašinu{1}} kablova

Početni moment nije nužno jedna fiksna vrijednost. Može se mijenjati s temperaturom, stanjem podmazivanja, položajem zavrtnja, smjerom kretanja i koliko dugo je mašina ostala nepomična.

2. Šta je okretni moment kugličnog vijka?

Radni moment je moment potreban nakon što se kuglični vijak počne kretati. Može se procijeniti tokom ubrzanja, kretanja konstantne-brzine ili usporavanja, tako da se radni uvjeti moraju navesti prilikom poređenja vrijednosti.

Za praktičnu analizu, obrtni moment se može podijeliti u dva stanja:

Radni moment tokom ubrzanja

Motor mora nastaviti ubrzavati pokretnu masu i rotirajuće komponente. Moment može ostati blizu početne vrijednosti dok se ne postigne ciljna brzina.

Stabilan obrtni moment

Nakon što os dostigne konstantnu brzinu, moment ubrzanja postaje približno nula. Motor uglavnom treba da savlada vanjsko radno opterećenje i mehaničku otpornost sistema kugličnih vijaka.

Zbog toga je obrtni moment stabilnog rada obično niži od momenta pokretanja ili ubrzanja.

3. Početni obrtni moment u odnosu na radni moment

Poređenje	Početni obrtni moment	Stalni obrtni moment
Radni uvjeti	Os počinje da se kreće iz mirovanja	Osa se kreće približno konstantnom brzinom
Obrtni moment ubrzanja	Normalno uključen	Približno nula pri konstantnoj brzini
Otpornost na mast	Može biti više nakon dužeg zaustavljanja ili na niskoj temperaturi	Može se smanjiti nakon preraspodjele maziva
Provjera motora	Provjerite vršni obrtni moment	Provjerite kontinuirani i RMS moment
Tipičan simptom ako je pretjeran	Skok struje pri pokretanju ili neuspjeh pomjeranja	Kontinuirana toplota, velika struja ili nestabilna brzina

4. Osnovne komponente obrtnog momenta kugličnog vijka

Ukupni obrtni moment motora tokom pokretanja može se konceptualno predstaviti kao:

Pri konstantnoj brzini, jednačina postaje približno:

gdje:

• T_opterećenjeje moment potreban za savladavanje vanjskog aksijalnog opterećenja.
• T_{linearno ubrzanje}je moment potreban za ubrzanje pokretnog stola i korisnog tereta.
• T_{rotirajuća inercija}je moment potreban za ubrzanje kugličnog vijka, spojnice i drugih rotirajućih dijelova.
• T_draguključuje predopterećenje kuglične matice, zaptivke, podmazivanje i unutrašnji otpor kotrljanja.
• T_ostalouključuje potporne ležajeve, vodilice, lance kablova i drugu otpornost mašina.

Ova razlika je važna jer sam kuglični vijak može uzeti u obzir samo dio izmjerenog momenta motora.

5. Izračunavanje obrtnog momenta iz aksijalnog opterećenja

Moment potreban za pretvaranje rotacijskog kretanja u aksijalnu silu može se procijeniti pomoću:

Ovaj proračun ne uključuje automatski moment prednaprezanja matice, zaptivke, potporne ležajeve ili rotirajuću inerciju. Ove dodatne komponente momenta moraju se razmotriti odvojeno.

Na primjer, pretpostavimo da kuglični vijak pomiče aksijalno opterećenje od 1000 N sa vodovima od 10 mm i procijenjenom efikasnošću vožnje od 0,90:

Ako je izmjereni obrtni moment stabilnog rada 2,10 N·m, dodatnih 0,33 N·m može doći od otpora kuglične matice, potpornih ležajeva, brtvi i druge otpornosti mašine.

Ako početni moment dosegne 3,00 N·m, razlika može uključivati ​​i moment ubrzanja i veći otpor maziva pri pokretanju. Rezultat treba analizirati odvajanjem radnih uslova, a ne pretpostavkom da je kuglični vijak neispravan.

6. Kako predopterećenje kugličnog vijka utječe na okretni moment

Predopterećenje kugličnog vijka uklanja ili smanjuje unutrašnji aksijalni zazor održavanjem kontroliranog kontakta između kuglica i staza. Ovo poboljšava krutost i tačnost preokreta, ali takođe povećava unutrašnji otpor kotrljanja.

Veće predopterećenje općenito proizvodi:

• Donji aksijalni zazor
• Veća rigidnost sistema
• Bolja stabilnost pri preokretu
• Veći obrtni moment otpora
• Veća struja motora
• Više toplote trenja pri brzini

Prethodno nategnuta matica se stoga može osjećati čvršće od matice sa zazorom-, čak i kada oba proizvoda rade ispravno.

Međutim, više predopterećenja nije uvijek bolje. Prekomjerno prednaprezanje može uzrokovati nenormalnu toplinu, smanjenu maksimalnu brzinu, veće zahtjeve motora i kraći vijek trajanja kugličnog vijka.

Moment prednaprezanja treba procijeniti korištenjem specifikacije proizvođača za stvarni prečnik zavrtnja, provod, tip matice i nivo prednaprezanja. Jedinstveni univerzalni -standard na dodir ne može se primijeniti na svaki kuglični vijak.

7. Otpor zaptivke i brisača

Zaptivke matice s kugličnim vijkom pomažu u ograničavanju ulaska prašine i zagađivača dok zadržavaju mazivo unutar matice. Budući da su zaptivne usne u dodiru ili blisko prate površinu vijka, doprinose otpornosti pri vožnji.

Otpor na zaptivanje može postati uočljiviji kada:

• Zaptivke su nove
• Materijal zaptivke je relativno tvrd
• Radna temperatura je niska
• Površina vijka je suha
• Zaptivke su kontaminirane ili oštećene
• Brtva je neprikladna za geometriju vijka

Mala, dosljedna količina otpora zaptivke može biti normalna. Otpor koji se naglo mijenja u jednom položaju zavrtnja ili uzrokuje vidljivo oštećenje brtve zahtijeva pregled.

8. Kako podmazivanje mijenja početni moment

Podmazivanje smanjuje kontakt metala i podržava glatku cirkulaciju kuglice, ali tip, količina, temperatura i stanje maziva također utiču na moment otpora.

Viskozitet masti

Mast visokog{0}}viskoziteta ili-visoke konzistencije može stvoriti veću otpornost od lakšeg maziva, posebno tokom pokretanja. Mazivo mora biti odabrano prema opterećenju, brzini, temperaturi i zahtjevima proizvođača kugličnih vijaka.

Niska temperatura

Mast postaje otpornija na kretanje kako temperatura pada. Kuglični vijak koji normalno radi u toploj radionici može zahtijevati znatno veći moment pokretanja u hladnom okruženju.

Previše masnoće

Prekomjerno punjenje matice može uzrokovati bušenje masti. Kuglice moraju progurati višak masnoće kroz cirkulacijski sistem, povećavajući otpor i temperaturu.

Nedovoljno podmazivanje

Premalo maziva također može povećati otpor jer kontakti za kotrljanje i zaptivke rade bez odgovarajućeg filma za podmazivanje. To može dovesti do buke, porasta temperature i progresivnog trošenja.

Dugi periodi bez pokreta

Nakon dužeg zaustavljanja, mazivo više neće biti ravnomjerno raspoređeno po radnom području. Početni obrtni moment se može privremeno promijeniti dok ga sporo kretanje punog hoda ne preraspodijeli.

Za detaljan odabir maziva i principe održavanja, pogledajtePodmazivanje kugličnih vijaka: Ulje naspram masti i prakse održavanja.

9. Zašto novi kuglični vijak može biti zategnutiji

Novi kuglični vijak može imati veći ili uočljiviji otpor od istrošenog sklopa tipa zazora-jer su njegov kontakt-na-kotača, prednaprezanje, brtve i mazivo još uvijek u svom originalnom stanju.

Novi kuglični vijak može biti jednako zategnut zbog:

• Određeni predopterećenje matice
• Novi kontakt zaptivke
• Svježa mast koja još nije distribuirana
• Niska temperatura tokom pregleda
• Podržani ležajevi koji su također prednapregnuti

Ujednačeni otpor se razlikuje od vezivanja. Ispravno sastavljen vijak treba da se okreće glatko bez iznenadnih zategnutih mesta, struganja, metalnog škljocanja ili velikih varijacija obrtnog momenta duž hoda.

Nemojte namjerno pokretati neuobičajeno zategnuti kuglični vijak velikom brzinom da biste ga "izlizali". Prvo potvrdite specifikaciju proizvoda, podmazivanje i stanje ugradnje.

10. Neusklađenost instalacije i veliki obrtni moment

Kuglični vijak je prvenstveno dizajniran da nosi aksijalnu silu. Ne treba ga prisiljavati da kompenzira offset motor, neusklađene potporne jedinice ili nepravilno postavljeno kućište kuglične matice.

Uobičajeni problemi sa poravnanjem uključuju:

• Osovina motora i kuglični vijak nisu koaksijalni.
• Spojnica je ugrađena s prevelikim pomakom ili kutnom greškom.
• Fiksne i poduprte jedinice ležaja nisu poravnate.
• Kućište matice povlači kugličnu maticu u stranu.
• Os vijka nije paralelna sa linearnim vodilicama.
• Sjedišta ležaja ili ramena osovine ne odgovaraju krajnjim{0}}dimenzijama nosača.
• Montažni vijci se zategnu prije nego što se sklop omogući da se samo-poravna.

Neusklađenost često proizvodi obrtni moment koji se menja sa položajem zavrtnja. Na primjer, os se može lako rotirati blizu jednog kraja, ali postati zategnuta blizu centra ili suprotnog kraja.

U toj situaciji povećanje snage motora ne uklanja mehanički uzrok. To može omogućiti mašini da se nastavi kretati dok ubrzava habanje matice, potpornih ležajeva i spojnice.

11. Potporni ležajevi također mogu povećati obrtni moment

Veliki obrtni moment nije uvijek uzrokovan kugličnom navrtkom. Jedinice za fiksnu{1}}krajnju podršku obično koriste ugaone-ležaje sa kontaktom za kontrolu aksijalnog kretanja. Njihov raspored ležaja i predopterećenje utiču na otpor rotacije.

Moment potpornog{0}}okretnog momenta može postati prevelik zbog:

• Preveliko prednaprezanje ležaja
• Nepravilna orijentacija ležaja
• Previše zategnuta kontramatica
• Neodgovarajuća količina masti
• Neispravno sjedište{0}}ležaja
• Kontaminacija ili oštećenje ležaja
• Fiksni i poduprti krajevi se izbacuju iz poravnanja

Ako se kuglični vijak okreće glatko prije nego što se kontramatica zategne, ali nakon toga zategne, potrebno je provjeriti sklop potpornog{0}}ležaja prije zamjene kuglične matice.

12. Početni moment u horizontalnoj i vertikalnoj osi

Horizontalna os

Na horizontalnoj osi, linearne vodilice normalno nose težinu pokretnog stola. Početni moment kugličnog vijka uglavnom je određen ubrzanjem, procesnom silom, otporom vođenja i unutrašnjim otporom sistema.

Vertikalna osa

Na vertikalnoj osi, motor također mora savladati gravitaciju tokom kretanja prema gore. Početni moment stoga može biti znatno veći nego na inače sličnoj horizontalnoj osi.

Vertikalna os se može vratiti-kada se ukloni obrtni moment motora. Proračun obrtnog momenta ne zamjenjuje potrebu za odgovarajućom motornom kočnicom, protutežom ili mehaničkim{2}}sistemom za držanje opterećenja.

13. Kako izmjeriti obrtni moment povlačenja kugličnog vijka

Obrtni moment se najbolje meri pod jasno definisanim uslovima. Zabilježite da li mjerenje uključuje samo kugličnu maticu, potporne ležajeve, zaptivke, spojnicu ili cijelu osovinu mašine.

Praktični postupak inspekcije je:

1. Učinite mašinu bezbednom i uklonite vanjske procesne sile.
2. Za vertikalne ose, mehanički poduprite opterećenje prije odvajanja motora ili kočnice.
3. Odvojite motor ili spojnicu ako je test namijenjen za izolaciju mehaničkog sklopa.
4. Koristite odgovarajući instrument za mjerenje obrtnog momenta niskog opsega-na kraju zavrtnja.
5. Polako rotirajte vijak u smjeru naprijed i zabilježite početni vrh.
6. Nastavite rotirati stabilnom malom brzinom i zabilježite radni moment.
7. Ponovite test u obrnutom smjeru.
8. Mjerite na nekoliko pozicija duž korisnog hoda.
9. Ponovite nakon što mazivo i sklop dostignu stabilnu temperaturu.

Merenje treba ponoviti pod istim uslovima kada se porede različiti zavrtnji ili prate promene tokom vremena.

Struja motora može pružiti korisne informacije o stanju, ali nije automatski jednaka momentu kugličnog vijka. Pretvorba zahtijeva konstantu momenta motora i mora uzeti u obzir stanje pogona, motora, spojnice i kompletne osovine.

14. Kako protumačiti mjerenje

Ujednačen obrtni moment u punom hodu

Konzistentan otpor može ukazivati ​​na normalno predopterećenje, otpor zaptivke ili otpornost na podmazivanje. Uporedite vrijednost sa specifikacijom proizvoda ili stroja.

Jedna čvrsta pozicija

Lokalizirano povećanje obrtnog momenta može ukazivati ​​na oštećenje osovine, kontaminaciju, defekte staze, lokalno savijanje ili izobličenje instalacije.

Obrtni moment se povećava prema jednom kraju

Ovo može ukazivati ​​na neusklađenost potporne{0}}jedinice, pomak kućišta matice-ili gubitak paralelizma između kugličnog vijka i linearnih vodilica.

Obrtni moment je visok u oba smjera nakon ugradnje potpore

Provjerite predopterećenje fiksnog{0}}kraja ležaja, protumaticu, pristajanje ležaja i poravnanje dvije potporne jedinice.

Početni moment je visok kada je hladan, ali se smanjuje nakon nekoliko ciklusa

Viskoznost maziva i krutost zaptivke mogu doprinijeti. Uvjerite se da je mast prikladna za minimalnu radnu temperaturu.

Radni moment nastavlja da raste

Kontinuirano povećanje je više zabrinjavajuće od kratkog starta vrhunca. Zaustavite se i provjerite ima li problema s podmazivanjem, prevelikog prednaprezanja, neusklađenosti, oštećenja ležaja ili abnormalne topline.

15. Normalan otpor ili problem?

Opservacija	Moguća interpretacija
Glatka i ujednačena otpornost	Može biti normalno predopterećenje, brtva ili otpor maziva
Kratko povećanje pokretanja pri niskoj temperaturi	Provjerite temperaturu maziva i količinu masti
Iznenadna tesna tačka na istoj poziciji	Pregledajte poravnanje, kontaminaciju i stanje staze
Moment se mijenja nakon zatezanja kućišta matice	Moguća neusklađenost kućišta matice-
Moment se mijenja nakon zatezanja protumatice potpore	Mogući problem-predučitavanja ležaja
Visok obrtni moment sa porastom temperature	Zaustavite se i pregledajte kompletan sklop

16. Koji obrtni moment treba koristiti za odabir motora?

Odabir motora ne bi trebao koristiti samo početni ili samo radni moment. Kompletan ciklus kretanja mora se provjeriti.

• Maksimalni obrtni moment motoramora pokriti pokretanje, ubrzanje, usporavanje i kratke procesne{0}}vrkove sile.
• Kontinuirani obrtni momentmora obuhvatiti trajno kretanje i uslove držanja gdje je to primjenjivo.
• RMS obrtni momentmora ostati unutar termičke sposobnosti motora tokom cijelog radnog ciklusa.
• Dostupan obrtni moment pri radnoj brzinimora se provjeriti iz krivulje obrtnog momenta-brzine motora.

Dodavanje sigurnosnog faktora je korisno, ali ga ne bi trebalo koristiti za skrivanje nepoznate mehaničke otpornosti. Otpor kugličnog vijka, obrtni moment-opornog ležaja, otpor vodilice i vanjske sile treba procijeniti ili izmjeriti odvojeno kad god je to moguće.

17. Rješavanje problema prevelikog startnog momenta

Ako je startni moment veći od očekivanog, provjerite sistem ovim redoslijedom:

1. Potvrdite da li je os horizontalna ili okomita i da li je proračun opterećenja ispravan.
2. Provjerite postavke ubrzanja, brzine motora i{0}}profila pokreta.
3. Potvrdite tip kuglaste matice i specificirano predopterećenje.
4. Provjerite vrstu, količinu, stanje i temperaturni raspon maziva.
5. Provjerite zaptivke i brisače na oštećenja ili kontaminaciju.
6. Okrenite kuglični vijak prije spajanja kućišta matice da biste identificirali promjene sklopa.
7. Provjerite stanje prednaprezanja ležaja{0}}fiksnog kraja i sigurnosne matice.
8. Provjerite poravnanje između motora, spojnice i kugličnog vijka.
9. Provjerite paralelnost između kugličnog vijka i sistema linearnih vodilica.
10. Izmjerite moment na nekoliko pozicija iu oba smjera.

Zamjena motora većim modelom ne bi trebala biti prvi odgovor na neobjašnjivi moment. Ako je mehanički otpor nenormalan, jači motor može samo odgoditi kvar dok povećava naprezanje spojnice, matice i potpornih ležajeva.

Zaključak

Početni moment kugličnog vijka je obično veći od momenta stalnog rada jer motor mora pokrenuti kretanje, ubrzati pokretne i rotirajuće komponente i savladati početni otpor prednaprezanja, brtvi, maziva i potpornih ležajeva.

Razlika bi trebala biti glatka, ponovljiva i u skladu s odabranim kugličnim vijkom i dizajnom mašine. Velike varijacije obrtnog momenta, lokalizovana zategnuta mesta, rastući obrtni moment ili prekomerna toplota ne bi trebalo da se odbace kao normalan prekid-u ponašanju.

Pouzdana procjena zahtijeva da se vanjsko opterećenje, ubrzanje, otpor kugličnog vijka, otpor{0}}nosivih ležajeva i kompletno poravnanje mašine razmatraju odvojeno. Ovo omogućava odabir ispravnog motora i identifikaciju mehaničkih problema prije nego što dovedu do prijevremenog trošenja.

DLY zalihekuglični vijciu različitim prečnikima, vodovima, strukturama matica, uslovima prednaprezanja i stepenom tačnosti. Krajnja obrada i usklađene potporne jedinice također se mogu potvrditi prema rasporedu stroja.

Za rutinski pregled i njegu, pogledajteVodič za održavanje valjanih kugličnih vijaka.

← Povratak na DLY blog