Povratni pogon s kugličnim zavrtnjem događa se kada vanjska aksijalna sila gura maticu ili vijak i uzrokuje rotaciju sistema vijaka. Umjesto da motor pretvara rotacijsko kretanje u linearno kretanje, opterećenje pretvara linearno kretanje natrag u rotaciju.
Ovo ponašanje je posebno važno kod okomitih osovina, opreme za dizanje i mehanizama izloženih vanjskom pritisku. Ako se napajanje isključi, a odgovarajući uređaj za držanje nije dostupan, teret se može pomaknuti prema dolje i rotirati kuglični vijak, motor i komponente prijenosa.
Budući da kuglični vijak koristi kontakt s kotrljanjem i ima relativno malo trenje, obično ga ne treba tretirati kao samo-komponentu. Praktično inženjersko pitanje stoga nije samo da li je vožnja unazad moguća, već i da li je obrtni moment koji stvara opterećenje veći od otpora i raspoloživog obrtnog momenta kompletnog pogonskog sistema.
Šta uzrokuje povratnu vožnju?
Tokom normalnog rada, obrtni moment motora rotira vijak i proizvodi aksijalno pomicanje. Tokom vožnje unazad, smjer prijenosa energije je obrnut. Aksijalna sila djeluje kroz kontaktni put kuglice i stvara rotacijski moment na osovini vijka.
U horizontalnoj mašini, ova aksijalna sila može doći od opruge, procesne sile, pritiska ili spoljašnjeg udara. U vertikalnoj osi, gravitacija kontinuirano primjenjuje aksijalnu silu kroz pokretnu masu. Kada se pogonski moment ili kočnica uklone, ova sila može uzrokovati rotaciju zavrtnja.
Formula obrtnog momenta nazad
Približni moment koji se stvara na osovini kugličnog vijka vanjskim aksijalnim opterećenjem može se izračunati na sljedeći način:
- Tb= obrtni moment generiran povratnom vožnjom, u N·m
- F= aksijalna sila koja djeluje na kuglični vijak, u N
- L= olovka kugličnog vijka, u mm/okr
- ηb= procijenjena povratna-efikasnost vožnje
- 2π= konverzija između jednog okretaja i kutnog kretanja
- 1000= konverzija iz milimetara u metre
Efikasnost vožnje nazad{0}} nije automatski identična efikasnosti vožnje naprijed. Zavisi od dizajna kugličnog vijka, prednaprezanja, podmazivanja, brtvi, stanja ugradnje i radnog stanja. Za konačni izbor kočionog ili sigurnosnog-sistema, koristite provjerene podatke o proizvodu i uzmite u obzir otpor kompletnog prijenosa umjesto da se oslanjate samo na pretpostavljenu vrijednost efikasnosti.
Primjer izračuna
Razmotrite kuglični vijak izložen aksijalnom opterećenju od 1000 N. Vod zavrtnja je 10 mm, a procijenjena povratna{4}}efikasnost od 0,80 se koristi za početni inženjerski proračun.
Zadate vrijednosti:
- F = 1,000 N
- L=10 mm/okr
- ηb = 0.80
Tb = 1,000 × 10 × 0.80 ÷ (2π × 1000)
Tb ≈ 1.27 N·m
U ovom primjeru, aksijalno opterećenje može stvoriti približno 1,27 N·m na osovini vijka prije nego što se uzmu u obzir drugi gubici u sistemu. Ova vrijednost nije automatski konačna specifikacija kočnice. Odabir kočnica također mora uzeti u obzir varijaciju opterećenja, ubrzanje, prijenosni omjer, lokaciju kočnice, dozvoljeni zaustavni put, habanje, temperaturu, orijentaciju montaže i potrebnu sigurnosnu marginu.
Kako procijeniti-rizik vožnje
Pojednostavljeno preliminarno poređenje može se izraziti kao:
| Poređenje | Vjerovatan rezultat | Potrebna radnja |
|---|---|---|
| Opterećenje{0}}generirani obrtni moment premašuje otpor sistema | Osovina može voziti unazad | Omogućite kontrolirano zadržavanje ili kočenje |
| Moment zadržavanja je samo malo iznad izračunatog obrtnog momenta{0}}povratnog pogona | Male promjene mogu uzrokovati kretanje | Pregledajte sigurnosnu marginu i najgore{0}}opterećenje |
| Provjereni kočioni moment premašuje zahtjeve dizajna | Kočnica može držati osovinu kako je projektovano | Potvrdite reakciju kočnice, habanje i ponašanje kvara |
Otpor sistema može uključivati zakretni moment sa kugličnim vijkom, otpor zaptivke, trenje potpornog{0}}ležaja, otpor mjenjača i obrtni moment povezan sa motorom-. Međutim, ove vrijednosti se mogu promijeniti s podmazivanjem, temperaturom, habanjem i stanjem montaže. Iz tog razloga, izmjereno trenje ne bi trebalo zamijeniti uređaj za držanje pozitivnog djelovanja gdje bi nekontrolirano kretanje moglo stvoriti opasnost.
Faktori koji povećavaju vožnju unazad
Veće aksijalno opterećenje
Povratni{0}}moment se povećava direktno proporcionalno aksijalnoj sili. U vertikalnom sistemu, proračun treba uključiti pokretnu masu i druge sile koje djeluju u smjeru opterećenja. Dinamička opterećenja, procesne sile i neočekivani udari mogu biti veći od normalnog statičkog opterećenja.
Veći kuglični vijak
Veći vod proizvodi veći moment osovine od istog aksijalnog opterećenja. Na primjer, ako opterećenje i efikasnost ostanu nepromijenjeni, promjena sa provodnika od 5 mm na provod od 10 mm otprilike udvostručuje izračunati obrtni moment povratnog{3}}okreta.
Odabir elektrode i dalje mora uzeti u obzir brzinu, moment motora i zahtjeve za pozicioniranje. Manji vod može smanjiti obrtni moment koji se stvara povratnom vožnjom, ali ga ne treba tretirati kao neovisnu sigurnosnu bravu.
Niska mehanička otpornost
Efikasno podmazivanje, zaptivke niske-otpornosti i pravilno poravnati ležajevi smanjuju obrtni moment potreban za pomicanje sklopa. Ovo su poželjne radne karakteristike, ali one takođe znače da će možda biti potrebna manja aksijalna sila da bi se zavrtao vijak.
Gubitak obrtnog momenta motora
Motor sa pogonom može odoljeti kretanju opterećenja tokom normalnog rada. Tokom nestanka struje, zaustavljanja u nuždi, alarma pogona ili kvara kabla, ovaj aktivni moment zadržavanja može nestati. Dizajn mašine mora definisati šta se dešava sa opterećenjem pod svakim od ovih uslova.
Načini kontrole povratne vožnje
Motor Brake
Servo{0}}opremljen servo ili koračni motor se obično koristi za držanje stacionarne vertikalne ose. Kočnica je općenito namijenjena zadržavanju, a ne ponovnom dinamičkom zaustavljanju, osim ako nije posebno ocijenjena za tu dužnost. Obrtni moment kočnice treba provjeriti na stvarnoj osovini na kojoj je kočnica instalirana.
Mehanička brava
Mehanička brava, sigurnosna matica, stezaljka ili klin za zaključavanje mogu pružiti nezavisnu funkciju držanja. Ovo može biti potrebno tamo gdje bi osoblje moglo ući u opasno područje ili gdje bi ispušteni teret prouzročio ozbiljna oštećenja opreme.
Protivteža
Protivteg, plinska opruga, pneumatski cilindar ili drugi mehanizam za balansiranje mogu smanjiti neto aksijalnu silu koja djeluje na kuglični vijak. Smanjenje efektivnog opterećenja takođe smanjuje obrtni moment kojem sistem držanja mora da se odupre.
Redukcija prijenosa
Kaiš ili mjenjač mijenjaju obrtni moment i brzinu koju vidi motorna{0}}bočna kočnica. Kada se koristi mehanizam za smanjenje, izračunajte obrtni moment na osovini kočnice i uključite efikasnost prijenosa. Nemojte upoređivati obrtni moment zavrtnja-pozadi vratilo-moment direktno sa-momentom kočnice bez uzimanja u obzir prijenosnog omjera.
Manje olovo
Odabir manjeg vodiča smanjuje izračunati povratni-moment pogona za isto aksijalno opterećenje. Međutim, on također mijenja potrebnu brzinu zavrtnja, obrtni moment motora i linearni hod po okretaju. Olovo stoga treba odabrati kao dio kompletnog dizajna kretanja, a ne kao zamjena za kočnicu.
Zašto prednapon nije sigurnosna kočnica
Povećanje prednaprezanja matice povećava unutrašnji otpor i može smanjiti sklonost pomicanju pod malom vanjskom silom. Međutim, predopterećenje također povećava pogonski moment, temperaturu i osjetljivost na greške u poravnanju. Njegova glavna svrha je kontrola zazora i aksijalna krutost, a ne kvar{2}}sigurno držanje opterećenja.
Predopterećenje i stanje maziva mogu se promijeniti tokom servisa. Vertikalna os koja ostaje nepomična tokom inicijalnog testa može se početi pomicati nakon -uhodavanja, ponovnog podmazivanja ili habanja. Strategija zadržavanja bi stoga trebala biti zasnovana na provjerenoj kočnici ili mehaničkom sigurnosnom uređaju, a ne na nesigurnom unutrašnjem trenju.
Informacije potrebne za provjeru povratne-vozne vožnje
Prije izračunavanja povratnog{0}}momenta ili odabira sistema zadržavanja, potvrdite sljedeće podatke:
- Maksimalno aksijalno opterećenje, uključujući pokretnu masu i procesnu silu
- Prečnik kugličnog vijka i vod
- Vertikalni, kosi ili horizontalni smjer montaže
- Struktura pokretnog vijka ili matice
- Direktan pogon, kaiš ili omjer mjenjača
- Moment zadržavanja motora i kočnice
- Potrebno ponašanje pri zaustavljanju i zadržavanju tokom gubitka struje
- Potreba za protivtegom ili nezavisnom mehaničkom bravom
Za šire objašnjenje ponašanja opterećenja u uspravnom mehanizmu, vidipomoću kugličnog vijka za držanje vertikalnog opterećenja. Također možete pregledati odnos između elektrode i radne brzineizbor brzog{0}}okreta.
Zaključak
Povratni pogon s kugličnim vijkom je obrnuta konverzija aksijalnog kretanja u rotaciju vijka. Njegova vjerovatnoća i ozbiljnost zavise uglavnom od aksijalne sile, provodnika zavrtnja, efikasnosti povratnog-pokretanja i otpora kompletnog pogonskog sistema.
Izračunavanje obrtnog momenta{0}}generiranog opterećenja pruža korisnu početnu tačku, ali ne dovršava procjenu sigurnosti. Vertikalne i sigurnosne{2}}kritične ose trebaju uključivati pravilno odabran uređaj za držanje i treba ih procijeniti pod uslovima maksimalnog opterećenja,{3}}gubitka snage i{4}}kvara komponenti.
DLY isporučuje valjani C7 i mljeveni C5kuglični vijcisa različitim promjerima, vodovima, strukturama matica i opcijama obrade{0}}kraja osovine. Smjer opterećenja, brzinu, vod, tačnost i zahtjeve za držanje treba potvrditi prije odabira.
