Śruby kulowej SFU1605 można używać do umiarkowanie szybkiego ruchu liniowego, jeśli śruba jest stosunkowo krótka, prawidłowo podparta, dokładnie wyrównana i eksploatowana w obliczonych granicach prędkości. Nie jest to jednak automatycznie śruba kulowa o dużej prędkości tylko dlatego, że jest kompaktowa.
Kluczowym ograniczeniem jest przewód o średnicy 5 mm. Nakrętka porusza się tylko o 5 mm na każdy obrót śruby, więc duża prędkość liniowa wymaga odpowiednio wysokich obrotów śruby. Przed użyciem SFU1605 na szybkiej osi należy sprawdzić wymagane obroty w stosunku do prędkości krytycznej wału śruby, limitu obrotu nakrętki, warunków smarowania i układu łożysk podporowych.
Co oznacza SFU1605?
SFU1605 identyfikuje standardową pojedynczą nakrętkę kulkową z kołnierzem dopasowaną do wału śruby z:
- nominalna średnica śruby 16 mm;
- skok 5 mm na obrót;
- Gwint prawoskrętny jako powszechna konfiguracja standardowa;
- Nakrętka kulkowa z obiegiem do przekształcania ruchu obrotowego w ruch liniowy.
Liczba 1605 nie określa długości śruby, stopnia dokładności, napięcia wstępnego, ilości obwodów kulkowych, obróbki końcowej ani sposobu podparcia. Szczegóły te mogą znacząco zmienić dopuszczalną prędkość i wydajność operacyjną.
Typowe nakrętki SFU1605 mogą również mieć różne ilości obwodów. Na przykład nakrętka trójobwodowa i czteroobwodowa mogą mieć różną długość całkowitą, sztywność i nośność, mimo że w obu przypadkach zastosowano średnicę 16 mm i przewód o średnicy 5 mm.
Najpierw zdefiniuj wymaganą prędkość liniową
„Dużą prędkość” należy wyrażać jako rzeczywistą prędkość liniową, a nie jako opis ogólny. Wymagane obroty ślimaka można obliczyć na podstawie prędkości liniowej i skoku ślimaka:
Jeżeli prędkość liniową wyraża się w milimetrach na minutę, a ołów w milimetrach na obrót, wynik podaje się bezpośrednio w obrotach na minutę.
| Wymagana prędkość liniowa | SFU1605 Wymagane obroty | Ocena wstępna |
|---|---|---|
| 5000 mm/min | 1000 obr./min | Często praktyczne na krótkiej, prawidłowo podpartej osi |
| 10 000 mm/min | 2000 obr./min | Długość, podparcie i prędkość nakrętki wymagają sprawdzenia |
| 15 000 mm/min | 3000 obr./min | Może być to możliwe tylko w odpowiednich warunkach |
| 30 000 mm/min | 6000 obr./min | Zwykle wymaga starannego przeprojektowania lub większego przewodu |
Przykłady te nie przedstawiają gwarantowanych wskaźników prędkości DLY. Pokazują jedynie, jak szybko wzrastają wymagane obroty przy zastosowaniu przewodu 5 mm.
Prędkość krytyczna jest często pierwszym ograniczeniem
Każdy obracający się wał śrubowy ma częstotliwość drgań własnych. Jeśli prędkość robocza zbliży się do tej częstotliwości, wał może zacząć wibrować lub drgać, nawet jeśli obciążenie osiowe mieści się w zakresie nominalnej nośności nakrętki.
Prędkość krytyczna SFU1605 zależy głównie od:
- Efektywna odległość między podporami łożyskowymi;
- Średnica nasady wału śruby;
- Stan stały, podparty lub swobodny na każdym końcu;
- Prostoliniowość śrub i koncentryczność obróbki;
- Wyrównanie instalacji;
- Margines bezpieczeństwa stosowany poniżej obliczonej prędkości krytycznej.
Średnica nominalna 16 mm nie zapewnia jednego uniwersalnego maksymalnego obrotu. Krótki SFU1605 podparty na obu końcach może pracować ze znacznie większą prędkością niż długi SFU1605 z jednym wolnym końcem.
Z tego też powodu zastąpienie SFU1605 SFU2005 lub SFU2505 może zwiększyć sztywność wału i prędkość krytyczną, ale nie rozwiązuje automatycznie wszystkich problemów związanych z dużymi prędkościami. Większa śruba zwiększa również rozmiar nakrętki, rozmiar łożyska i bezwładność obrotową.
Układ wsparcia zmienia wynik
| Układ wsparcia | Ogólne możliwości prędkości | Główna uwaga |
|---|---|---|
| Naprawiono – bezpłatnie | Najniższy | Wolny koniec zapewnia niewielką kontrolę drgań wału |
| Obsługiwane – obsługiwane | Wyższa niż stała – bezpłatna | Należy odpowiednio zarządzać pozycjonowaniem osiowym i rozszerzalnością cieplną |
| Naprawiono – obsługiwane | Wspólny układ przemysłowy | Często używane z kombinacjami wsporników BK/BF, FK/FF lub EK/EF |
| Naprawiono – naprawiono | Wyższa potencjalna prędkość krytyczna i sztywność | Napięcie wstępne łożyska, wzrost temperatury i dokładność montażu stają się coraz bardziej wymagające |
W przypadku wielu normalnych zespołów SFU1605 praktycznym punktem wyjścia jest konstrukcja o stałym wsporniku. Długie lub bardziej wymagające osie mogą wymagać stałego wspornika, większej średnicy, większego skoku lub konstrukcji z nakrętką obrotową.
Nakrętka ma własne ograniczenie prędkości
Nawet jeśli wał śruby pozostaje poniżej swojej prędkości krytycznej, układ cyrkulacji nakrętki kulowej musi nadal działać bezpiecznie przy wymaganych obrotach.
Przy wyższych prędkościach obrotowych kulki wewnętrzne wielokrotnie wchodzą i opuszczają obciążoną bieżnię. Coraz ważniejsze stają się następujące warunki:
- Konstrukcja ścieżki powrotu piłki;
- Średnica kulki i ilość cyrkulacji;
- Dopływ smaru i lepkość;
- napięcie wstępne nakrętki lub luz osiowy;
- Wytwarzanie ciepła;
- Zanieczyszczenia wokół uszczelek i części powrotnych;
- Częstotliwość przyspieszania i zwalniania.
Dopuszczalna prędkość robocza powinna zatem opierać się na dolnym wyniku z granicznej prędkości krytycznej wału i cyrkulacji nakrętki lub granicy DN.
Nie zakładaj, że śruba jest bezpieczna tylko dlatego, że obraca się płynnie ręcznie lub dlatego, że jej nośność jest wystarczająco wysoka.
Czy obciążenie znamionowe SFU1605 potwierdza, że jest ono odpowiednie?
Nie. Nośność i dopuszczalna prędkość opisują różne ograniczenia.
Dane DLY dla typowych struktur SFU1605 obejmują w przybliżeniu:
| Model | Obwody | Nośność dynamiczna | Nośność statyczna |
|---|---|---|---|
| SFU1605-3 | 3 | Około 765 kgf | Około 1240 kgf |
| SFU1605-4 | 4 | Około 780 kgf | Około 1790 kgf |
Wartości te pomagają ocenić trwałość zmęczeniową toczenia i odporność na trwałe odkształcenie bieżni. Nie ustalają dopuszczalnych obrotów ślimaka.
Rzeczywiste obciążenie robocze powinno również pozostać poniżej wybranej wartości znamionowej nakrętki, przy odpowiednim marginesie trwałości i bezpieczeństwa. Duże przyspieszenie może wytworzyć znaczną siłę bezwładności, nawet jeśli przenoszona masa jest stosunkowo lekka.
Wstępne obciążenie może zwiększyć ciepło przy dużej prędkości
Napięcie wstępne pomaga zmniejszyć luz osiowy i poprawić sztywność, ale zwiększa również wewnętrzne opory toczenia. Przy wyższych prędkościach ten dodatkowy opór może zwiększyć zapotrzebowanie na moment obrotowy silnika i temperaturę.
Mocno wstępnie obciążony SFU1605 nie jest automatycznie lepszy dla szybkiej osi. Prawidłowe napięcie wstępne zależy od:
- Wymagania dotyczące pozycjonowania i powtarzalności;
- obciążenie cofania;
- Wymagana sztywność systemu;
- Moment obrotowy silnika;
- Ciągła prędkość jazdy;
- Dopuszczalny wzrost temperatury;
- Dokładność instalacji.
Napięcie wstępne nie może kompensować słabego wyrównania śruby kulowej, wspornika nakrętki i prowadnic liniowych. Niewspółosiowość w połączeniu z napięciem wstępnym może powodować większy opór i nagrzewanie.
Smarowanie musi odpowiadać prędkości i cyklowi pracy
SFU1605 używany okazjonalnie z dużą prędkością ma inne wymagania dotyczące smarowania niż smar pracujący w sposób ciągły w maszynie produkcyjnej.
Przed użyciem przy dużej prędkości sprawdź:
- Czy określono smar czy olej;
- Lepkość smaru w rzeczywistej temperaturze roboczej;
- Początkowa ilość smaru;
- Częstotliwość ponownego smarowania w zależności od drogi i cyklu pracy;
- Czy nakrętka równomiernie otrzymuje smar;
- Stan uszczelnienia i ochrona przed zanieczyszczeniami.
Zbyt mała ilość smaru może przyspieszyć zużycie, natomiast nadmiar lub nieodpowiedni smar może zwiększyć opory pracy i ciepło. Nie należy stosować smarowania w celu ukrycia zacięć spowodowanych nieprawidłowym montażem.
Dokładność instalacji staje się ważniejsza wraz ze wzrostem prędkości
Śruba kulowa, która działa prawidłowo przy niskiej prędkości, może wibrować, nagrzewać się lub wytwarzać nietypowy hałas, gdy wzrastają obroty. Zanim zrzucisz winę na model SFU1605, sprawdź cały montaż.
Ważne punkty instalacji obejmują:
- Współśrodkowość pomiędzy obrobionym końcem wału a bieżnią śruby;
- Osiowanie stałych i podpartych zespołów łożyskowych;
- Równoległość osi ślimaka i przesuwu prowadnicy liniowej;
- Wysokość wspornika nakrętki i położenie boczne;
- Wyrównanie sprzęgła;
- napięcie wstępne łożyska podporowego;
- Prostoliniowość śruby i uszkodzenia podczas obsługi.
Praktyczną kontrolą jest odłączenie silnika i przesunięcie nakrętki lub stołu o pełny skok. Przed badaniem przy dużych prędkościach należy skorygować ciasne położenie, okresowy opór lub nagłą zmianę momentu obrotowego.
Kiedy SFU1605 jest rozsądnym wyborem?
SFU1605 może być odpowiedni, gdy ma zastosowanie większość z poniższych warunków:
- Śruba jest wystarczająco krótka, aby utrzymać bezpieczny margines prędkości krytycznej;
- Wymagana prędkość liniowa nie wymusza nadmiernych obrotów ślimaka;
- Przenoszone obciążenie mieści się w zakresie wybranej nakrętki;
- Cykl pracy jest raczej przerywany lub umiarkowany, a nie ciągły, przy ekstremalnych prędkościach;
- W śrubie zastosowano odpowiedni układ nieruchomo-podparty lub nieruchomo-nieruchomy;
- Napięcie wstępne nakrętki i smar dobiera się do prędkości roboczej;
- Rama maszyny, prowadnice i powierzchnie montażowe są dokładnie dopasowane;
- Aplikacja korzysta z kompaktowej konstrukcji o grubości 16 mm.
Przykładami mogą być kompaktowe urządzenia CNC, maszyny grawerujące, krótkie prowadnice automatyczne, systemy kontrolne i inne maszyny wymagające umiarkowanej prędkości jazdy z kontrolowanym pozycjonowaniem.
Modelu nie należy polecać jedynie ze względu na lekki ciężar ruchomy. Lekko obciążona, ale długa śruba może nadal nie przejść kontroli prędkości krytycznej.
Kiedy warto rozważyć inny model?
Inną średnicę, konstrukcję ołowiu lub nakrętki należy ocenić, gdy:
- Wymagane obroty ślimaka są zbliżone do obliczonej prędkości krytycznej;
- Śruba jest długa w stosunku do jej średnicy 16 mm;
- Oś pracuje w sposób ciągły z dużą prędkością;
- Wzrost temperatury lub hałas są już nadmierne;
- Wymagane obciążenie osiowe lub sztywność przekracza zakres projektowy SFU1605;
- Przewód 5 mm wymaga większych obrotów silnika, niż może zapewnić napęd;
- Maszyna wymaga bardzo szybkiego przyspieszania i zwalniania;
- Konstrukcja nośna nie może zapewnić odpowiedniej sztywności.
SFU1610, SFU2005 czy SFU2505?
Prawidłowa alternatywa zależy od tego, które ograniczenie jest uwzględniane.
| Alternatywny | Jakie zmiany | Kiedy może to pomóc | Co jeszcze należy sprawdzić |
|---|---|---|---|
| SFU1610 | Ta sama średnica nominalna, ołów 10 mm | Zmniejsza wymagane obroty o połowę przy tej samej prędkości liniowej | Moment obrotowy silnika, rozdzielczość posuwu, wymiary nakrętki i prędkość krytyczna |
| SFU2005 | Większa średnica, ten sam przewód o średnicy 5 mm | Poprawia sztywność wału i może zwiększyć prędkość krytyczną | Wymagane obroty pozostają niezmienione, ponieważ skok wynosi nadal 5 mm |
| SFU2505 | Jeszcze większa średnica, ten sam przewód o średnicy 5 mm | Obsługuje dłuższe lub bardziej sztywne osie, jeśli pozwala na to przestrzeń | Większa bezwładność, większe wymiary nakrętki i łożyska, niezmienione wymagane obroty |
| Konstrukcja z dużą zawartością ołowiu lub z nakrętką obrotową | Zmienia ogólny układ przekładni | Osie o długim skoku wymagające dużej prędkości liniowej | Obciążenie, dokładność, dobór silnika, prędkość cyrkulacji i projekt instalacji |
Większa średnica zwiększa sztywność wału, ale nie zmniejsza prędkości obrotowej wymaganej dla danej prędkości, jeśli skok pozostaje 5 mm. Gdy głównym problemem są nadmierne obroty, zwiększenie skoku może być skuteczniejsze niż samo zwiększenie średnicy.
Praktyczny test dużej prędkości SFU1605
- Określ maksymalną prędkość liniową.Używaj mm/min zamiast „szybkiej” lub „dużej prędkości”.
- Zamień prędkość na obroty.Podziel wymaganą prędkość liniową przez skok 5 mm.
- Potwierdź odległość podparcia.Należy stosować efektywną odległość pomiędzy podporami łożysk, a nie tylko całkowitą długość śruby.
- Sprawdź prędkość krytyczną wału.Uwzględnij rzeczywisty układ podpór i odpowiedni margines bezpieczeństwa.
- Sprawdź limit obiegu nakrętki.Potwierdź dopuszczalną wartość obrotów lub DN dla wybranej nakrętki SFU1605.
- Sprawdź obciążenie i żywotność.Uwzględnij przyspieszenie, grawitację, siłę obróbki i cykl pracy.
- Potwierdź napięcie wstępne i moment obrotowy.Unikaj niepotrzebnego napięcia wstępnego na osi z priorytetem prędkości.
- Potwierdź smarowanie.Dopasuj środek smarny i sposób podawania do prędkości i czasu pracy.
- Sprawdź wyrównanie i łożyska podporowe.Prawidłowe wiązanie przed testowaniem z zasilaniem.
- Uruchom etapowy test prędkości.Rozpocznij od niskiej prędkości i monitoruj wibracje, hałas, prąd silnika i temperaturę.
Jakie informacje należy przekazać DLY?
Aby określić, czy SFU1605 jest odpowiedni dla konkretnej osi dużej prędkości, należy podać:
- Wymagana maksymalna prędkość liniowa;
- Efektywne podróżowanie;
- Całkowita długość śruby;
- Odległość między podporami łożyskowymi;
- Stało-podparte, nieruchomo-stałe lub inne podpory;
- Instalacja pozioma, pionowa lub nachylona;
- Ruchoma masa i zewnętrzna siła osiowa;
- Maksymalne przyspieszanie i zwalnianie;
- Ciągły czas pracy i cykl pracy;
- Wymagana dokładność i powtarzalność;
- Wymagany luz osiowy lub napięcie wstępne;
- Maksymalna prędkość silnika i układ sprzęgła;
- Rysunek obróbki końcowej i dostępna przestrzeń montażowa.
Przejrzyj dostępne struktury nakrętek, wymiary i dane dotyczące obciążenia w DLYŚruba kulowa 1605strona.
Pełne wyjaśnienie kontroli obrotów, skoku, prędkości krytycznej i średnicy DN można znaleźć w artykulejak wybrać śrubę kulową do pracy z dużymi prędkościamiIjak obliczyć prędkość krytyczną śruby kulowej.
Ostateczna odpowiedź
SFU1605 można stosować w przypadku ruchu umiarkowanie szybkiego, gdy śruba jest krótka, prawidłowo podparta i eksploatowana zarówno poniżej dopuszczalnej prędkości krytycznej wału, jak i limitu obrotu nakrętki. Często nadaje się do kompaktowych urządzeń, w których ważna jest przestrzeń i koszt.
Jednakże skok 5 mm wymaga wysokich obrotów śruby, gdy wzrasta żądana prędkość liniowa. W przypadku długich skoków lub naprawdę dużych prędkości bardziej odpowiednie mogą być SFU1610, śruba pociągowa o większej średnicy, wał o większej średnicy lub konstrukcja z obrotową nakrętką.
Nie zatwierdzaj SFU1605 dla osi dużej prędkości na podstawie samego numeru modelu. Wyślij do DLY prędkość liniową, długość śruby, odległość podparcia, obciążenie, przyspieszenie, cykl pracy i rysunek instalacyjny, aby można było wspólnie sprawdzić średnicę, skok i rozmieszczenie podpór.
