Tablica sa podacima o kugličnim vijcima može navesti dinamičko opterećenje od 629 kgf. Da li to znači da kuglični vijak može bezbedno podići masu od 629 kg? Nije nužno.
Nosivost kugličnog vijkane može biti predstavljen jednom kataloškom vrijednošću. Ocjena dinamičkog opterećenja se koristi za procjenu vijeka trajanja zamora{1}}kolanjem, dok se ocjena statičkog opterećenja odnosi na trajnu deformaciju pod vršnim opterećenjem. Stvarno dozvoljeno opterećenje također mora zadovoljiti izvijanje osovine, potporni{3}}ležaj, kritičnu-brzinu, motor, kočenje i ograničenja ugradnje.
Orijentacija ugradnje ne mijenja katalošku ocjenu dinamičkog ili statičkog opterećenja kugličnog vijka. Mijenja stvarnu aksijalnu silu koja djeluje na vijak. Ova razlika je posebno važna kada se porede horizontalne i vertikalne osi.
Glavni uslovi opterećenja
| Parametar | Značenje | Koristi se za | Nije isto kao |
|---|---|---|---|
| Dinamičko opterećenje Ca | Konstantno aksijalno opterećenje povezano sa standardiziranim osnovnim radnim vijekom | Proračun trajanja{0}}zamora tokom ponovljenih pokreta | Maksimalno sigurno radno opterećenje |
| Ocjena statičkog opterećenja C0a | Aksijalno opterećenje koje odgovara definisanom nivou trajne kontaktne deformacije | Provjera vršnog{0}}opterećenja i statičke{1}}sigurnosti | Preporučeno kontinuirano opterećenje |
| Stvarno aksijalno opterećenje F | Sila koja se prenosi kroz vijak tokom stvarnog mašinskog ciklusa | Dimenzioniranje motora, vijek trajanja, statička sigurnost i provjere strukture | Pokretna masa sama po sebi |
| Ekvivalentno dinamičko opterećenje Fm | Ciklusno{0}}opterećenje se koristi kada se sila promijeni tokom rada | Dinamički{0}}proračun trajanja | Jednostavna aritmetička prosječna opterećenja |
| Dozvoljeno aksijalno opterećenje | Dozvoljena snaga{0}}specifična za aplikaciju nakon provjere svih ograničenja | Konačni izbor kugličnog vijka | Jedan univerzalni procenat Ca |
Ocjena dinamičkog opterećenja
Osnovno dinamičko opterećenje Caje zamor{0}}životna referenca. Za tipičnu metričku ocjenu kugličnih vijaka, on predstavlja konstantno aksijalno opterećenje pod kojim grupa nominalno identičnih kugličnih vijaka dostiže osnovni nazivni vijek od milion okretaja uz definirani nivo pouzdanosti.
To ne znači da kontinuirano radi na Caje preporučeni uslov dizajna. Pri tom opterećenju, izračunati osnovni nazivni vijek je samo standardizirani referentni vijek. Mašina koja zahtijeva desetke miliona okretaja zavrtnja mora raditi na nižem ekvivalentnom dinamičkom opterećenju ili koristiti kuglični vijak s većom ocjenom.
Dinamičko opterećenje se stoga koristi u životnoj jednačini. To nije direktna izjava o tome koliku masu mašina može nositi.
Ocjena statičkog opterećenja
Osnovna ocjena statičkog opterećenja C0aje povezana sa trajnom deformacijom na najjače napregnutom kontaktu između kuglica i staze. Definira se kroz standardizirani kriterij deformacije, a ne vidljivim lomom vijka.
Trajno udubljenje može uticati na glatkoću, buku, prednaprezanje i ponašanje pri pozicioniranju iako se kuglični vijak još uvijek može okretati. Iz tog razloga, maksimalno primijenjeno aksijalno opterećenje treba ostati ispod dozvoljene vrijednosti nakon primjene odgovarajućeg statičkog sigurnosnog faktora.
C0a= osnovno statičko aksijalno opterećenje;
Fmax= maksimalno aksijalno opterećenje, uključujući udarne i vanredne uslove.
Potrebni faktor sigurnosti ovisi o vibracijama, udaru, ubrzanju, preciznosti ugradnje i posljedicama kvara. Trebalo bi proizlaziti iz smjernica odabranog proizvođača i zahtjeva dizajna mašine, a ne iz jednog univerzalnog procenta.
kg, kgf i kN
Često počinje zabuna jer stariji ili regionalni katalozi izražavaju ocjene kugličnih vijaka u kgf umjesto u njutnima ili kilonjutnima.
| Jedinica | Mjere | Konverzija |
|---|---|---|
| kg | misa | Nije jedinica sile |
| kgf | Force | 1 kgf=9.80665 N |
| N | Force | 1 N ≈ 0,10197 kgf |
| kN | Force | 1 kN=1, 000 N ≈ 101,97 kgf |
Pod standardnom gravitacijom, nepokretna masa od 1 kg proizvodi otprilike 1 kgf gravitacijske sile. To ne znači da kataloška ocjena od 629 kgf automatski dozvoljava mašini da podigne 629 kg. Ubrzanje, procesna sila, trenje, sigurnost, potrebni vijek trajanja i druga strukturna ograničenja i dalje moraju biti uključeni.
Primjer: Šta znači 629 kgf?
Pretpostavimo da katalog navodi sljedeće vrijednosti za kuglični vijak:
- Dinamičko opterećenje Ca= 629 kgf
- Ocjena statičkog opterećenja C0a= 1,270 kgf
Preračunato u SI jedinice sile:
- 629 kgf ≈ 6,17 kN
- 1270 kgf ≈ 12,45 kN
Prva vrijednost se koristi za proračun{0}}životnog vijeka. Drugi se koristi za provjeru maksimalnog opterećenja i statičke sigurnosti. Nijedna vrijednost, sama po sebi, nije preporučeni kapacitet dizanja.
Izračunajte osnovni životni vijek
Za kuglični vijak koji radi pod konstantnim ekvivalentnim aksijalnim opterećenjem, osnovni nazivni vijek u okretajima može se procijeniti na sljedeći način:
Ca= osnovno dinamičko aksijalno opterećenje;
Fm= ekvivalentno dinamičko aksijalno opterećenje.
Koristeći primjer Caod 629 kgf pokazuje zašto se dinamička ocjena ne bi trebala tretirati kao preporučeno radno opterećenje:
| Ekvivalentno opterećenje Fm | Ca / Fm | Izračunati osnovni životni vijek |
|---|---|---|
| 200 kgf | 3.145 | Približno 31,1 milion okretaja |
| 400 kgf | 1.573 | Približno 3,89 miliona okretaja |
| 629 kgf | 1.000 | 1 milion obrtaja |
Udvostručenje radnog opterećenja smanjuje izračunati vijek trajanja za faktor osam jer se opterećenje podiže na treći stepen. Stoga se prije odabira kugličnog vijka mora utvrditi potreban vijek trajanja.
Ako je vod vijka poznat, okretaji se također mogu pretvoriti u ukupnu udaljenost putovanja:
Ovo je ukupni akumulirani hod matice, a ne fizička dužina kugličnog vijka.
Varijabilna opterećenja
Opterećenja mašine su retko konstantna. Jedan ciklus može sadržavati ubrzanje, stalnu-brzinu putovanja, obradu, usporavanje i povratno kretanje. Upotreba jednostavnog aritmetičkog prosjeka može potcijeniti učinak najvećih opterećenja.
Kada je brzina konstantna tokom pojedinačnih radnih segmenata, ekvivalentno dinamičko opterećenje može se procijeniti kubnom sredinom:
ti= vrijeme provedeno u tom segmentu.
Ako se i brzina vijka mijenja, proračun treba ponderirati brojem okretaja u svakom segmentu. Vršno opterećenje se i dalje mora zasebno provjeravati u odnosu na statička i strukturna ograničenja.
Horizontalno aksijalno opterećenje
Na horizontalnoj osi, težinu pomičnog stola obično nose linearne vodilice. Ne djeluje direktno kao aksijalno opterećenje kugličnim vijkom.
Vijak mora stvarati silu potrebnu za ubrzanje mase, savladavanje trenja i otpor procesnom opterećenju:
Horizontalna mašina može pomicati veliku masu sa relativno skromnom postojanom aksijalnom silom kada je trenje vodilice malo. Međutim, brzo ubrzanje ili velika sila rezanja i dalje mogu stvoriti veliko opterećenje kugličnog vijka.
Vertikalno aksijalno opterećenje
Na okomitoj osi gravitacija djeluje duž smjera kretanja. Vijak mora podržavati pokretnu masu osim što proizvodi ubrzanje i savladava druge otpore.
Za ubrzanje prema gore, pojednostavljeni odnos sila je:
Za vrijeme ubrzanja ili usporavanja naniže, veličina i smjer se mijenjaju. Stoga se mora procijeniti kompletan ciklus kretanja umjesto da se koristi samo stacionarna težina.
Kuglični vijak je također vrlo okretan unazad. Vertikalna os zahtijeva kočnicu ili drugu mjeru-pridržavanja opterećenja i{2}}mjeru protiv pada. Sama ocjena opterećenja ne čini vertikalnu os sigurnom tijekom gubitka struje.
Orijentacija ne mijenja ocjenu
Isti kuglični vijak zadržava isti katalog Cai C0avrijednosti da li su postavljene vodoravno ili okomito. Ono što se mijenja je stvarno opterećenje primijenjeno na mašini.
| Stavka | Horizontal Axis | Vertikalna osa |
|---|---|---|
| Katalog Cai C0a | Unchanged | Unchanged |
| Uticaj pokretne mase | Uglavnom utiče na ubrzanje i trenje vodilice | Gravitacija djeluje direktno duž ose vijka |
| Rizik{0}}oštećenja struje | Opterećenje normalno ostaje na sistemu vodilice | Teret se može vratiti unazad i spustiti se bez kočnice |
| Konačna selekcija | Na osnovu izračunate aksijalne sile i radnog ciklusa | Zasnovano na gravitaciji, ubrzanju, radnom ciklusu i sigurnosnom sistemu |
Ostala ograničenja opterećenja
Kuglični vijak može zadovoljiti svoje dinamičke i statičke ocjene, ali i dalje biti neprikladan za cijelu osovinu. Mora se provjeriti nekoliko dodatnih ograničenja.
| Limit | Od čega štiti | Glavni faktori koji utiču |
|---|---|---|
| Umor{0}}životno ograničenje | Zamor{0}}kotrljajućih kontakta tokom ponovljenih operacija | Ca, ekvivalentno opterećenje, broj okretaja i podmazivanje |
| Statičko{0}}ograničenje kontakata | Trajno udubljenje loptica i staza za trčanje | C0a, vršno opterećenje, udar i faktor sigurnosti |
| Granica izvijanja | Bočni kolaps pod tlačnim aksijalnim opterećenjem | Promjer korijena osovine, dužina bez oslonca i krajnji oslonac |
| Podrška{0}}ograničenja nosivosti | Preopterećenje ležaja, aksijalni pomak i toplina | Raspored ležajeva, prednaprezanje, nazivna i krutost kućišta |
| Ograničenje kritične{0}}brzine | Bič osovine i nestabilnost rotacije | Prečnik osovine, dužina, brzina i raspored nosača |
| Ograničenje vožnje i kočenja | Nedovoljan potisak, ubrzanje ili držanje opterećenja | Obrtni moment motora, olovo, efikasnost, spoj i kapacitet kočnice |
Izvijanje pod kompresijom
Dugačak vijak pod pritiskom na pritisak može se izvijati pri sili ispod statičke nosivosti svoje matice. Izvijanje uvelike zavisi od promjera korijena vijka, dužine bez potpore i konfiguracije krajnjeg{1}}oslonca.
Povlačenjem vijka u napetosti ne stvara se isti način izvijanja. Zbog toga je u mašinama dugog hoda bitni smjer u kojem vijak prenosi opterećenje i lokacija fiksnog oslonca.
Kataloška ocjena matice ne može se koristiti kao dozvoljeno tlačno opterećenje dok se također ne potvrdi ograničenje opterećenja - stupa vratila.
Bočno opterećenje nije aksijalni kapacitet
Kuglični vijci su prvenstveno namijenjeni za prijenos aksijalnog potiska. Matica se ne smije koristiti kao komponenta koja vodi pokretni stol ili nosi bočno opterećenje.
Radijalna ili momentna opterećenja mogu biti rezultat lošeg poravnanja, nepodržane pokretne platforme, pomaknutog nosača matice ili osi vijka koja nije paralelna s linearnim vodilicama. Ova opterećenja stvaraju neravnomjeran kontakt kuglice i mogu skratiti vijek trajanja čak i kada je izračunato aksijalno opterećenje unutar kataloške ocjene.
Linearni sistem vođica treba da podrži težinu i momente stola, dok kuglični vijak daje aksijalnu pogonsku silu.
Uobičajene greške u tumačenju
- Tretiranje dinamičkog opterećenja kao maksimalnog sigurnog kontinuiranog opterećenja.
- Tretiranje statičkog opterećenja kao preporučenog radnog opterećenja.
- Pretvaranje kgf direktno u nosivost mašine bez izračunavanja ubrzanja i orijentacije.
- Primjenom jednog fiksnog procenta Cana svaku horizontalnu ili vertikalnu os.
- Korištenje aritmetičkog prosjeka kada se opterećenje značajno promijeni tokom ciklusa.
- Provjera ocjene matice uz ignoriranje izvijanja osovine pod kompresijom.
- Pod pretpostavkom da dizajn dvostruke-matice automatski ima veći kapacitet opterećenja.
- Zanemarivanje ograničenja{0}}ležaja, motora, kočnice i montaže.
Zaključak
Nosivost kugličnog vijka nije jedna maksimalna vrijednost težine. Dinamičko opterećenje Cakoristi se za procjenu vijeka trajanja zamora{0}}kolanjem, dok je ocjena statičkog opterećenja C0akoristi se za procjenu trajne kontaktne deformacije pri maksimalnom opterećenju.
Horizontalna i vertikalna instalacija ne mijenjaju ove kataloške ocjene. Oni mijenjaju stvarno aksijalno opterećenje: horizontalni vijak uglavnom savladava ubrzanje, trenje i procesnu silu, dok vertikalni vijak mora nositi i gravitaciju pokretne mase.
Konačni odabir mora zadovoljiti traženi vijek trajanja, statičku sigurnost, izvijanje osovine, potporni{0}}kapacitet nosivosti, kritičnu brzinu, obrtni moment motora, kočenje i poravnanje. Dozvoljeno opterećenje je određeno prvom granicom koju dostiže kompletan sistem.
Istražite DLYproizvodi sa kugličnim vijcima, naučite kako provjeritiopterećenje izvijanja kugličnog vijka, ili recenzijasigurnost opterećenja vertikalnim kugličnim vijkom.
