Jak wybrać odpowiednią nakrętkę kulową do ruchu o długim skoku

Aby wybrać prawoobrotowa nakrętka kulkowa, najpierw upewnij się, że maszyna rzeczywiście korzysta ze stałej śruby i obrotowej nakrętki. Następnie sprawdź długość przesuwu, szczytowe obciążenie osiowe, prędkość liniową, przyspieszenie, średnicę śruby i skok, wymagane napięcie wstępne, zespół łożyskowy nakrętki, połączenie napędu, smarowanie i dostępną przestrzeń montażową.

Obracająca się nakrętka kulkowa nie powinna być wybierana jako izolowana nakrętka zamienna. Zwykle działa jako część zespołu, który obejmuje pasujący wał śrubowy, zespół nakrętki obrotowej, łożyska, obudowę, koło pasowe lub połączenie napędu oraz ruchomy wózek.

Obrotowa nakrętka kulkowa jest zwykle wybierana wraz z obudową, łożyskami, połączeniem napędowym i pasującym stałym wałem śrubowym.

Najpierw zdecyduj, czy potrzebna jest obrotowa nakrętka kulkowa

W konwencjonalnym systemie śruby kulowej wał śruby obraca się, podczas gdy nakrętka porusza się liniowo. W systemie z nakrętką obrotową śruba pozostaje nieruchoma, podczas gdy zespół nakrętki obraca się i przemieszcza się wzdłuż wału.

Układ z nakrętką obrotową jest najbardziej przydatny, gdy:

• Wymagany skok jest długi;
• Wymagana prędkość liniowa zmusiłaby długą śrubę do obracania się w pobliżu jej prędkości krytycznej;
• Uderzenie lub wibracje śruby ograniczają konwencjonalną konstrukcję;
• Maszyna wymaga dwóch lub więcej niezależnie napędzanych zespołów nakrętek na jednej nieruchomej śrubie;
• Układ wyposażenia lepiej pasuje do napędu zamontowanego na wózku ruchomym.

W przypadku krótkiego lub umiarkowanego skoku przy zwykłej prędkości konwencjonalna śruba obrotowa może być prostsza, lżejsza i bardziej ekonomiczna. Należy wybrać konstrukcję z nakrętką obrotową, ponieważ rozwiązuje ona rzeczywisty problem związany z prędkością, skokiem lub układem maszyny, a nie tylko dlatego, że wydaje się bardziej zaawansowana.

1. Zdefiniuj podróż, prędkość i przyspieszenie

Zacznij od rzeczywistego ruchu maszyny:

• Wymagane efektywne podróżowanie;
• Maksymalna prędkość liniowa;
• Przyspieszanie i zwalnianie;
• Cykl pozycjonowania i cykl pracy;
• Maksymalny czas pracy przy dużej prędkości;
• Hamowanie awaryjne.

Wymagana prędkość obrotowa nakrętki zależy od prędkości liniowej i skoku śruby:

Na przykład maszyna wymagająca 20 000 mm/min ze skokiem 10 mm potrzebuje teoretycznej prędkości obrotowej nakrętki 2000 obr/min. Przy skoku 20 mm ta sama prędkość liniowa wymaga 1000 obr./min.

Większy skok zmniejsza wymaganą prędkość obrotową, ale zmienia także moment obrotowy, rozdzielczość mechaniczną, dostępną gamę modeli i charakterystykę sterowania. Dlatego też przewód należy dobierać uwzględniając wymagania dotyczące silnika, obciążenia i pozycjonowania.

2. Oblicz szczytowe obciążenie osiowe

Obrotowe nakrętki kulowe są wybierane przede wszystkim ze względu na obciążenie osiowe. Obliczenia powinny uwzględniać cały cykl operacyjny, a nie tylko ciężar stołu ruchomego.

W zależności od orientacji maszyny obciążenie szczytowe może obejmować:

• Siła wymagana do przesunięcia wózka;
• Siła przyspieszania i hamowania;
• Grawitacja na osi pionowej lub nachylonej;
• Siła procesowa przenoszona przez ruchomą konstrukcję;
• Tarcie spowodowane uszczelkami, prowadnicami i innymi elementami;
• Zatrzymanie awaryjne i nietypowe obciążenia szczytowe.

Porównaj obliczone obciążenie z podstawowym obciążeniem dynamicznym i podstawowym obciążeniem statycznym wybranego zespołu. Ocena dynamiczna służy do oceny trwałości zmęczeniowej, natomiast ocena statyczna odnosi się do trwałego odkształcenia w warunkach maksymalnego obciążenia.

Śruba kulowa nie powinna przenosić ciężaru wózka jako obciążenia promieniowego. Prowadnice liniowe lub inny odpowiedni system prowadnic muszą przenosić siły promieniowe i momenty wywracające.

3. Wybierz razem średnicę śruby i skoku

Średnica śruby wpływa na sztywność osiową, wytrzymałość na wyboczenie, przestrzeń montażową i dostępną strukturę nakrętki. Ołów wpływa na przesuw liniowy na obrót, wymaganą prędkość obrotową i moment napędowy.

W przypadku długiej śruby stałej wybór nadal musi zostać sprawdzony:

• Wyboczenie ściskające, gdy śruba przenosi osiowe obciążenie ściskające;
• Wydłużenie osiowe pod obciążeniem rozciągającym;
• Podpora śrubowa i układ napinający;
• Rozszerzalność cieplna na całej długości;
• Prostota podczas produkcji, transportu i instalacji;
• Czy wybrana nakrętka pasuje do bieżni, średnicy i skoku śruby.

Konstrukcja z nakrętką obrotową pozwala uniknąć ograniczenia prędkości krytycznej spowodowanego obracaniem długiego wału śruby, ale nie eliminuje wyboczenia, odkształcenia osiowego ani wymagań dotyczących prostości montażu.

4. Określ dokładność, luz i napięcie wstępne

Stopień dokładności, luz osiowy i napięcie wstępne opisują różne charakterystyki i należy je określić osobno.

Nadmierne napięcie wstępne nie powinno zastępować dokładnego montażu. Może zwiększyć moment obrotowy, obciążenie łożyska, wytwarzanie ciepła i zapotrzebowanie na smarowanie.

5. Sprawdź zespół łożyska nakrętki obrotowej

Obracająca się nakrętka wymaga łożysk, które dokładnie podtrzymują nakrętkę podczas jej obracania się wewnątrz obudowy. Wybór powinien potwierdzać:

• Maksymalna prędkość obrotowa nakrętki;
• Reakcje łożysk osiowych i promieniowych;
• Układ łożysk i napięcie wstępne;
• Sztywność obudowy i dokładność montażu;
• Dopuszczalne bicie zespołu obrotowego;
• Metoda smarowania i dostęp do dosmarowywania;
• Konstrukcja uszczelnienia i ochrona przed zanieczyszczeniami.

Nakrętkę kulkową, łożyska oporowe i obudowę należy traktować jako jeden dopasowany zespół obrotowy. Wybór śruby i nakrętki przy jednoczesnym pominięciu zespołu łożyskowego może skutkować nadmiernym biciem, przegrzaniem lub wibracjami, nawet jeśli sama śruba kulowa jest prawidłowo dobrana.

6. Potwierdź połączenie silnika i napędu

Obracająca się nakrętka może być napędzana przez koło rozrządu, pasek lub inne połączenie wybrane w zależności od budowy maszyny. Sprawdzać:

• Wymagany moment obrotowy silnika i maksymalna prędkość;
• Współczynnik koła pasowego i pojemność paska;
• Obciążenie promieniowe przykładane do łożysk z nakrętką obrotową poprzez napięcie paska;
• Koncentryczność i równowaga koła pasowego;
• Dostępna przestrzeń montażowa na wózku ruchomym;
• Prowadzenie kabli do silnika poruszającego się wraz z wózkiem;
• Dostęp do regulacji i konserwacji paska.

Nadmierne napięcie paska może spowodować dodatkowe obciążenie promieniowe na łożyskach podtrzymujących nakrętki. Pasek powinien przenosić moment obrotowy bez konieczności wciskania niewspółosiowego koła pasowego w odpowiednie położenie.

7. Oceń środowisko operacyjne

Kurz, wióry metalowe, wilgoć, chłodziwo i pozostałości środków chemicznych mogą przedostać się do nakrętki, uszkodzić bieżnie lub zanieczyścić smar. W przypadku długiej śruby stałej duża część bieżni może pozostać odsłonięta podczas ruchu.

W zależności od środowiska system może wymagać:

• Uszczelki nakrętek odpowiednie do przewidywanego zanieczyszczenia;
• Mieszek, pokrywa teleskopowa lub kompletna obudowa;
• Smar dostosowany do prędkości, obciążenia i temperatury;
• Dostępne punkty smarowania;
• Częstotliwość konserwacji oparta na rzeczywistym zanieczyszczeniu;
• Ochrona przed korozją podczas przechowywania i przestoju.

W przypadku zastosowań zapylonych przeczytajObracające się nakrętki kulowe w zapylonym środowisku.

8. Sprawdź wymagania dotyczące wielu nakrętek i synchronizacji

Jedną z zalet śruby stałej jest to, że na tym samym wale można zamontować dwa lub więcej zespołów nakrętek obrotowych. Ustalenie to wymaga jednak dodatkowego potwierdzenia.

Sprecyzować:

• Liczba jednostek nakrętki obrotowej;
• Czy każda nakrętka ma niezależny silnik;
• Minimalna dozwolona odległość pomiędzy poruszającymi się jednostkami;
• Strategia zapobiegania kolizjom i naprowadzania;
• Układ ze sprzężeniem zwrotnym pozycji;
• Określa, czy jednostki muszą poruszać się niezależnie czy synchronicznie.

Konstrukcja mechaniczna i system sterowania muszą zapobiegać zderzeniu dwóch zespołów nakrętek lub przyłożeniu przeciwnych sił osiowych do tego samego wału śruby.

Informacje do wysłania przed wyborem

Aby wybrać zespół obrotowej nakrętki kulowej, należy podać:

1. Wymagany efektywny skok i całkowita długość śruby;
2. Maksymalna prędkość liniowa i przyspieszenie;
3. Ruchoma masa i szczytowe obciążenie osiowe;
4. Poziomy, pionowy lub nachylony kierunek montażu;
5. Preferowana średnica śruby i skok, jeśli zostały już określone;
6. Wymagania dotyczące dokładności, powtarzalności i luzu;
7. Cykl pracy i warunki zatrzymania awaryjnego;
8. Układ silnika, koła pasowego i napędu;
9. Dostępna przestrzeń montażowa nakrętki;
10. Środowisko pracy i metoda smarowania;
11. Liczba jednostek nakrętek obrotowych na każdej śrubie;
12. Rysunek maszyny lub schemat instalacji.

Aby zapoznać się z dostępnymi konfiguracjami DLY i informacjami o strukturze, przejrzyj plikZestaw śrub kulowych typu obrotowego z nakrętką.

Aby uzyskać szczegółowe wyjaśnienie obciążenia wewnętrznego, zobaczCo to jest wstępne napięcie obrotowej nakrętki kulowej?.

Ostateczna odpowiedź dotycząca wyboru

Właściwa obrotowa nakrętka kulkowa nie jest wybierana wyłącznie na podstawie średnicy lub nośności. Najpierw upewnij się, że dla wymaganego skoku, prędkości lub układu z wieloma wózkami konieczna jest konstrukcja ze stałą śrubą i nakrętką obrotową. Następnie dopasuj średnicę śruby, skok, szczytowe obciążenie osiowe, dokładność, napięcie wstępne, zespół łożyskowy, połączenie napędu, smarowanie i wymiary montażowe.

W przypadku sprzętu o długim skoku i dużej prędkości obrotowa nakrętka może zmniejszyć problemy z prędkością krytyczną i ubijaniem związane z długą obracającą się śrubą. Jednak nadal wymaga prawidłowej analizy wyboczenia, prostego montażu, odpowiednich łożysk podporowych i dobrze zaprojektowanego ruchomego zespołu napędowego.

← Powrót do bloga DLY