W jakiej temperaturze może pracować układ śrub kulowych? Minimalne współczynniki temperaturowe

Nie ma uniwersalnej minimalnej temperatury roboczej dla każdej śruby kulowej lub systemu łożysk tocznych. Bezpieczna minimalna temperatura jest określana przez cały zespół, w tym nakrętkę kulową, smar, uszczelki, łożyska po stronie stałej i po stronie podpartej, sprzęgło, silnik i otaczającą konstrukcję maszyny.

W wielu standardowych systemach przemysłowych smar staje się pierwszym praktycznym ograniczeniem w miarę spadku temperatury. Smar gęstnieje, wzrasta moment rozruchowy, a dystrybucja smaru staje się wolniejsza. Jednakże wybór smaru niskotemperaturowego nie sprawia, że ​​cały zespół śruby kulowej będzie automatycznie odpowiedni do pracy w tej samej temperaturze.

Co oznacza „łożysko śruby kulowej”?

Wyrażenie „łożysko śruby kulowej” jest powszechnie używane w odniesieniu do różnych części, dlatego przed omówieniem zakresu temperatur należy zidentyfikować podzespół.

Pełny przegląd w niskich temperaturach musi obejmować zarówno elementy toczne wewnątrz nakrętki kulowej, jak i łożyska stosowane w konstrukcjach BK/BF, FK/FF, EK/EF lub innych układach nośnych.

Minimalną temperaturę roboczą należy potwierdzić dla całego zespołu śruby kulowej, a nie tylko dla wału śruby.

Dlaczego nie ma jednej minimalnej temperatury

Temperatura wydrukowana w arkuszu danych jednego komponentu nie staje się automatycznie wartością znamionową zmontowanej osi. Każdy składnik może mieć inny dopuszczalny zakres.

Minimum systemowe można wyrazić jako:

Załóżmy na przykład, że mechaniczne części stalowe nadają się do użytku w niskiej temperaturze, ale wybrany smar do nakrętek kulkowych jest zalecany tylko do wyższych temperatur. Limit smaru kontroluje system, chyba że zostanie wybrany inny zatwierdzony smar i zespół zostanie ponownie zatwierdzony.

Aby można było potwierdzić temperaturę minimalną, wymagane są następujące informacje:

• Najniższa temperatura otoczenia, gdy system jest zatrzymany.
• Najniższa temperatura, przy której silnik musi uruchomić oś.
• Stała temperatura pracy po nagrzaniu.
• Szybkość chłodzenia i częstotliwość wahań temperatury.
• Czy system wytwarza ciepło wewnętrzne podczas pracy.
• Obciążenie, prędkość, skok, przyspieszenie i cykl pracy.
• Wymagana dokładność pozycjonowania w najniższej temperaturze.

Maszyna przechowywana w temperaturze -30°C, ale uruchomiona dopiero po ogrzaniu do -10°C, ma inne wymagania niż maszyna, która musi zostać uruchomiona natychmiast i wytrzymać pełne obciążenie w temperaturze -30°C.

Dlaczego smarowanie to zwykle pierwsza kontrola

Wraz ze spadkiem temperatury olej bazowy w smarze staje się bardziej lepki. Smar może opierać się ruchom i wolniej rozprowadzać się po ścieżce cyrkulacji kulki. Może to zwiększyć zapotrzebowanie silnika, zanim system osiągnie stabilne warunki pracy.

Moment obrotowy przy rozruchu na zimno może gwałtownie wzrosnąć

Oś może wymagać znacznie większego momentu obrotowego przy uruchomieniu niż podczas normalnej pracy na ciepło. Jeśli silnik i napęd zostały wybrane wyłącznie z momentem obrotowym w temperaturze pokojowej, maszyna może utknąć, wywołać alarm przeciążenia lub nierównomiernie poruszać się podczas zimnego rozruchu.

Temperatura znamionowa smaru nie jest jedynym kryterium

Arkusz danych smaru może podawać zakres temperatur roboczych, ale najniższa wydrukowana temperatura nie gwarantuje akceptowalnego momentu rozruchowego dla każdej śruby kulowej. Rodzaj smaru, ilość napełnienia, rozmiar śruby, napięcie wstępne nakrętki, prędkość i moment obrotowy silnika wpływają na rzeczywiste zachowanie.

Nie mieszać smarów bez sprawdzenia kompatybilności

Wymiana smaru standardowego na produkt niskotemperaturowy wymaga potwierdzenia lepkości oleju bazowego, kompatybilności z zagęszczaczem, nośności, kompatybilności materiałowej i procedury dosmarowywania. Mieszanie niekompatybilnych smarów może spowodować rozdzielenie, zmiękczenie lub stwardnienie.

Nadmiar smaru może pogorszyć odporność na rozruch na zimno

Przepełnienie nakrętki kulowej lub łożyska oporowego może powodować niepotrzebne opory ubijania. W niskiej temperaturze opór ten staje się bardziej zauważalny. Ilość smaru powinna być zgodna z zaleceniami dostawcy komponentu lub smaru.

Inne komponenty ustalające limit temperatury

Wymiana samego smaru do nakrętek kulkowych nie jest wystarczająca, jeśli inny element ma wyższą temperaturę minimalną.

Co dzieje się ze śrubą kulową w niskiej temperaturze?

Umowa o wymiarach

Wał śrubowy, nakrętka, kulki, obudowy łożysk i rama maszyny kurczą się wraz ze spadkiem temperatury. Gdy komponenty wykorzystują podobne materiały i równomiernie osiągają tę samą temperaturę, niektóre zmiany wymiarów mogą być podobne. Jednak w prawdziwych maszynach różne materiały i gradienty temperatury mogą zmieniać ustawienie, pasowanie i napięcie wstępne.

Zmiany długości śrub

W celu przybliżonego obliczenia zmianę długości termicznej można oszacować jako:

W przypadku stali typowe szacunki inżynieryjne dotyczące współczynnika rozszerzalności cieplnej wynoszą około 11–12 × 10^-6/°C. Stalowa śruba o średnicy 1000 mm schłodzona do temperatury 30°C kurczy się o około 0,35 mm. Dokładny błąd systemu zależy od temperatury odniesienia, sposobu montażu i metody kompensacji.

Napięcie wstępne i luz mogą ulec zmianie

Nieprawdziwe jest twierdzenie, że niska temperatura zawsze zwiększa lub zawsze zmniejsza napięcie wstępne. Wynik zależy od materiałów, wymiarów, rozkładu temperatur i struktury nakrętki. Każdy precyzyjny lub wstępnie obciążony zespół przeznaczony do szerokiego zakresu temperatur należy oceniać w jego rzeczywistych temperaturach roboczych.

Podczas rozgrzewania może wystąpić kondensacja

Kiedy zimną maszynę przenosi się do cieplejszego, wilgotnego powietrza, na wale śruby, wewnątrz obudów lub w pobliżu uszczelek może tworzyć się kondensacja. Wilgoć może powodować korozję i zanieczyszczać smar. Może być wymagane kontrolowane ocieplenie i ochrona środowiska.

Obciążenie udarowe staje się bardziej krytyczne

Zimny ​​system z gęstym smarem i zmniejszoną elastycznością materiału nie powinien natychmiast uzyskać maksymalnego przyspieszenia lub obciążenia udarowego. Nawet jeśli elementy stalowe pozostają w dopuszczalnym zakresie, wysoki opór rozruchowy może zwiększyć obciążenie nakrętki, łożysk oporowych, sprzęgła i silnika.

Procedura zimnego rozruchu i weryfikacja

Kontrolowana procedura zimnego rozruchu pomaga określić, czy wybrany zespół działa płynnie w wymaganej minimalnej temperaturze.

1. Kondycjonuj cały zespół:Pozwól, aby śruba, nakrętka, wsporniki i konstrukcja maszyny osiągnęły określoną temperaturę testową.
2. Sprawdź przed przemieszczeniem:Sprawdź uszczelki, pokrywy, widoczny stan smaru, kondensację i możliwe powstawanie lodu.
3. Zmierz moment zrywający:Potwierdź moment obrotowy wymagany do zainicjowania ruchu, zamiast polegać wyłącznie na momencie obrotowym podczas pracy na gorąco.
4. Rozpocznij ze zmniejszoną prędkością:Wykonaj kontrolowany skok bez natychmiastowego stosowania maksymalnego przyspieszenia.
5. Monitoruj prąd silnika:Porównaj prąd zimnego rozruchu z wartościami granicznymi przemiennika i silnika.
6. Sprawdź pełny skok:Upewnij się, że opór nie zmienia się nieprawidłowo podczas podróży.
7. Powtarzaj cykle temperaturowe:Jeden udany zimny start nie zapewnia długoterminowej niezawodności w przypadku wielokrotnego chłodzenia i podgrzewania.
8. Sprawdź ponownie dokładność:Zmierz wydajność pozycjonowania w wymaganej temperaturze roboczej, a nie tylko w temperaturze pokojowej.

Lista kontrolna wyboru w niskiej temperaturze

Co DLY może potwierdzić

DLY dostarcza walcowane i szlifowane śruby kulowe z dopasowanymi nakrętkami kulkowymi. Typowe opcje dokładności obejmują walcowane C7 i C10 oraz szlifowane C5, C3 lub C0 zgodnie z wymaganą specyfikacją. Materiał wału śruby kulowej to S55C, a materiał nakrętki kulowej to 20CrMo.

Dostępne wsparcie produkcyjne obejmuje:

• Potwierdzenie średnicy, skoku, typu nakrętki i klasy dokładności.
• Niestandardowa długość całkowita do 6 metrów, jeśli pozwalają na to warunki produkcji i transportu.
• Obróbka końcówek wałów BK/BF, FK/FF i EK/EF.
• Niestandardowa obróbka końcówek wałów w oparciu o rysunek.
• Dopasowanie śruby kulowej i nakrętki przed wysyłką.
• Opakowania na olej i eksport zapobiegające rdzy.

ZobaczGama śrub kulowych DLYlub sprawdź, jak to zrobićtemperatura wpływa na obracający się system nakrętek kulkowych.

Często zadawane pytania

Czy standardowa śruba kulowa może pracować w temperaturze -20°C?

Możliwe, ale sama temperatura nie jest wystarczająca do potwierdzenia przydatności. Należy sprawdzić smar do nakrętek kulkowych, smar do łożysk podporowych, uszczelki, moment obrotowy silnika, obciążenie, prędkość i wymagania dotyczące zimnego rozruchu.

Czy smar syntetyczny automatycznie pozwala na pracę w temperaturze -40°C?

Nie. Smar może mieć niską opublikowaną temperaturę minimalną, ale rzeczywisty moment rozruchowy śruby kulowej, nośność, wydajność uszczelnienia i wartości graniczne łożysk podporowych nadal wymagają weryfikacji.

Czy silnik powinien być większy do pracy w niskich temperaturach?

Silnik i napęd muszą zapewniać wystarczający moment obrotowy przy zimnym rozruchu, bez przekraczania limitów obciążenia podzespołów. Nie należy po prostu zwiększać rozmiaru silnika przed pomiarem momentu rozruchowego i identyfikacją źródła oporu.

Czy śrubę kulową można podgrzać przed uruchomieniem?

W niektórych maszynach można zastosować kontrolowane podgrzewanie wstępne, ale metoda podgrzewania musi unikać nierównomiernej rozszerzalności cieplnej, uszkodzenia smaru i lokalnego przegrzania. Procedura nagrzewania powinna być częścią projektu maszyny.

Jaka jest różnica między temperaturą przechowywania a temperaturą roboczą?

Temperatura przechowywania obowiązuje podczas postoju systemu. Temperatura robocza obowiązuje podczas uruchamiania, przemieszczania i przenoszenia ładunku. Komponent może przetrwać przechowywanie w temperaturze, w której nie można go niezawodnie uruchomić.

← Powrót do bloga DLY