Jakie są wady śrub kulowych?

W tym artykule skupiono się na trzech popularnych typachawarie śrub kulowych: nadmierny luz, niepłynna praca i pęknięcie. Każdy typ awarii jest wyjaśniony poprzez objaw, możliwą przyczynę, kierunek kontroli i metodę zapobiegania.

Dlaczego awarie śrub kulowych mają znaczenie

Awaria śruby kulowej może mieć wpływ na dokładność pozycjonowania, powtarzalność, płynność ruchu, bezpieczeństwo sprzętu i stabilność produkcji. W maszynach CNC lub precyzyjnych systemach automatyki nawet niewielki luz, nierówny ruch lub niewspółosiowość łożysk może prowadzić do błędów obróbki, nieprawidłowego hałasu, niestabilnego obciążenia lub przedwczesnego zużycia podzespołów.

Podczas rozwiązywania problemów ze śrubą kulową ważne jest, aby nie oceniać samej śruby. Jako część kompletnego układu przeniesienia napędu należy również sprawdzić nakrętkę, łożyska oporowe, gniazdo nakrętki, gniazdo łożyska, sprzęgło, połączenie silnika, powierzchnię montażową, smarowanie i środowisko pracy.

Typowe objawy awarii śruby kulowej

Różne awarie śrub kulowych często dają różne objawy. Poniższa tabela pozwala w szybki sposób połączyć widoczne problemy z maszyną z możliwymi rodzajami usterek.

Typ awarii 1: Nadmierny luz

Nadmierny luz może objawiać się luzem, opóźnioną reakcją, słabą powtarzalnością, błędem ruchu stołu lub różnymi wartościami luzu w różnych pozycjach ruchu. Może to wynikać z niewystarczającego napięcia wstępnego, słabej konstrukcji nośnej, nieprawidłowego doboru łożysk, złego montażu lub luzów w połączeniu napędu.

Brak wstępnego ładowania lub niewystarczające ładowanie wstępne

Śruba kulowa bez odpowiedniego napięcia wstępnego może wykazywać zauważalny luz osiowy. W przypadku montażu pionowego nakrętka może się obracać lub przesuwać pod własnym ciężarem, jeśli konstrukcja nie jest odpowiednio kontrolowana. Ten rodzaj luzu może zmniejszyć dokładność i powtarzalność pozycjonowania.

Napięcie wstępne należy dobrać zgodnie z wymaganiami maszyny. Zbyt małe napięcie wstępne może spowodować luz, natomiast zbyt duże napięcie wstępne może zwiększyć tarcie, ciepło, obciążenie silnika i zużycie.

Za duże przemieszczenie skrętne

Nadmierne przemieszczenie skrętne może wystąpić, gdy wał śruby nie jest wystarczająco sztywny dla danego zastosowania. Może to być związane z obróbką cieplną, twardością materiału, średnicą śruby, długością całkowitą i metodą podparcia.

Oryginalne uwagi techniczne wspominają, że standardowe odniesienie do twardości stalowych kulek, nakrętek kulkowych i wrzecion śrub może wynosić odpowiednio około HRC 62–66, HRC 58–62 i HRC 58–62. Jeżeli rozkład twardości jest zły lub warstwa utwardzona jest zbyt cienka, śruba może stać się mniej odporna na zużycie i odkształcenia.

Stosunek długości-do-średnicy również wpływa na sztywność. Bardzo długa i cienka śruba jest bardziej podatna na skręcenie lub zgięcie pod obciążeniem. W przypadku zastosowań o długim skoku należy dokładnie sprawdzić średnicę śruby i metodę podparcia końca.

Niewłaściwy wybór łożyska

Wsporniki śrub kulowych muszą prawidłowo kontrolować ruch osiowy. Zwykłe łożyska kulkowe zwykłe zwykle nie nadają się do przenoszenia znacznych obciążeń osiowych w położeniu podparcia śruby kulowej. Jeśli typ łożyska nie zapewnia wystarczającej sztywności osiowej, pod obciążeniem może pojawić się luz.

Do montażu śrub kulowych na stałym końcu powszechnie stosuje się łożyska skośne lub dopasowane zespoły wsporników śrub kulowych. Typ podpory powinien odpowiadać średnicy śruby, obciążeniu, prędkości i strukturze instalacji.

Niewłaściwy montaż łożyska

Nawet jeśli typ łożyska jest prawidłowy, nieprawidłowy montaż może nadal powodować powstawanie luzów. Jeśli występ śruby jest za długi lub za krótki lub jeśli nakrętka zabezpieczająca i powierzchnie podporowe łożyska nie są prostopadłe, łożysko może się przechylić lub nieprawidłowo zacisnąć śrubę.

Odsadzenie łożyska, gwint nakrętki zabezpieczającej i powierzchnia nośna powinny zostać dokładnie obrobione i zmontowane. Słaba prostopadłość lub równoległość w tym obszarze może prowadzić do luzu osiowego, nierównomiernego obciążenia i przedwczesnego zużycia łożyska podporowego.

Słaba obudowa nakrętki lub obudowa łożyska

Jeśli obudowa nakrętki kulowej lub obudowa łożyska nie jest wystarczająco sztywna, może ugiąć się pod ciężarem ruchomej części lub pod obciążeniem podczas obróbki. To ugięcie może sprawiać wrażenie, że system ma luz, nawet jeśli sama śruba kulowa nie jest jedynym problemem.

Sztywność gniazda nakrętki, sztywność gniazda łożyska, wytrzymałość śruby mocującej i sztywność ramy maszyny należy sprawdzić łącznie, gdy pojawi się nadmierny luz.

Luźna obudowa lub zły montaż

Obudowa nakrętki kulowej lub obudowa łożyska może się poluzować z powodu wibracji, niewystarczającego mocowania, braku kołków pozycjonujących, nieprawidłowej długości śrub, płytkich otworów gwintowanych lub braku-środków zapobiegających poluzowaniu.

Podczas konserwacji praktycznej należy sprawdzić, czy śruby mocujące są dokręcone, czy sworznie pozycjonujące są niezawodne i czy obudowa nie przesunęła się pod wpływem powtarzającego się obciążenia.

Słaba równoległość lub płaskość powierzchni montażowej

Jeśli współpracujące powierzchnie korpusu maszyny, gniazda nakrętki, gniazda łożyska lub systemu prowadnic znajdują się poza tolerancją, luz może zmieniać się w różnych pozycjach wzdłuż ruchu. Dzieje się tak często, gdy powierzchnia montażowa nie jest płaska, szyna prowadząca jest źle ustawiona lub podkładki regulacyjne nie są prawidłowo zamontowane.

Kiedy luz zmienia się z jednego położenia jazdy na drugie, należy wspólnie sprawdzić korpus maszyny, szyny prowadzące, gniazdo nakrętki i gniazdo łożyska.

Słaby montaż pomiędzy silnikiem a śrubą kulową

Podłączenie napędu może również powodować utratę ruchu. Jeśli sprzęgło jest luźne, niewystarczająco sztywne lub nieprawidłowo zamontowane, może wystąpić względny obrót pomiędzy wałem silnika a wałem śruby kulowej.

Jeżeli w mechanizmie napędowym stosowane są koła zębate lub paski, należy sprawdzić zazębienie przekładni, napięcie paska, dopasowanie wpustu, dopasowanie tulei wału i dobór paska rozrządu. Luźny klucz lub ślizgający się pasek mogą wyglądać jak luz śruby kulowej, ale w rzeczywistości pochodzą z układu napędowego.

Typ awarii 2: Niepłynna praca

Niepłynna praca może objawiać się nierównym ruchem, zakleszczeniem, nierównym oporem, nieprawidłowym obciążeniem silnika, wibracjami lub hałasem. Ten typ awarii jest często związany z krążeniem kulek, zanieczyszczeniem, dokładnością przetwarzania, nadmiernym skokiem, uszkodzeniem rury powrotnej lub problemami z wyrównaniem.

Problemy z obróbką śrub lub nakrętek

Jeśli powierzchnia rowka kulkowego śruby lub nakrętki jest szorstka, jeśli okrągłość stalowych kulek lub bieżni przekracza tolerancję lub jeśli błąd skoku i średnica podziałowa nie są odpowiednio kontrolowane, śruba kulowa może nie działać płynnie.

Nieprawidłowy montaż rury powrotnej lub nierówny rozmiar i twardość stalowej kulki mogą również wpływać na cyrkulację kulki, powodując wibracje, nierówny ruch lub lokalne zacięcia.

Ciała obce dostające się na tor piłki

Ciała obce są częstą przyczyną niepłynnego ruchu śruby kulowej. Materiały opakowaniowe, kurz, wióry,-resztki środków antykorozyjnych lub pozostałości po obróbce mogą przedostać się do toru kulkowego i zakłócić normalny przepływ kulek.

Gdy ciała obce dostaną się na bieżnię, kulki mogą się ślizgać zamiast normalnie toczyć, a nawet mogą zostać zablokowane. Może to zmniejszyć dokładność, zwiększyć hałas i skrócić żywotność. Skrobaki, osłony, prawidłowe czyszczenie i ostrożne rozpakowywanie pomagają zmniejszyć to ryzyko.

Nad podróżą

Nadmierny skok może uszkodzić ścieżkę powrotną, wgniecić strukturę cyrkulacji lub spowodować łuszczenie się powierzchni rowka kulkowego. Gdy ścieżka cyrkulacji kulki zostanie uszkodzona, śruba może stać się szorstka, zablokowana lub nie będzie mogła się prawidłowo obracać.

Nadmierny skok może wynikać z nieprawidłowych ustawień maszyny, awarii wyłącznika krańcowego, kolizji lub błędu sterowania. W przypadku wystąpienia nadmiernego skoku należy sprawdzić śrubę kulową przed jej ponownym zamontowaniem i ponownym użyciem.

Uszkodzona rura powrotna

Rura powrotna może zostać wgnieciona lub uszkodzona podczas instalacji, obsługi lub kolizji maszyny. Ponieważ rura powrotna wprowadza kulki z powrotem do obiegu, nawet niewielkie odkształcenie może mieć wpływ na ruch kulek.

Jeśli po montażu śruba kulowa nagle się zablokuje lub zacznie hałasować, należy dokładnie sprawdzić rurę powrotną i ścieżkę cyrkulacji kulki.

Niewspółosiowość

Jeśli gniazdo nakrętki i gniazdo łożyska nie są koncentryczne, może powstać obciążenie promieniowe. Nadmierny mimośród może spowodować wygięcie śruby. Nawet mniejsza mimośród może powodować nieprawidłowe zużycie i zmniejszać dokładność w miarę upływu czasu.

Im większe napięcie wstępne nakrętki, tym bardziej wrażliwa staje się śruba kulowa na błędy współosiowości. W przypadku wstępnie naprężonych śrub kulowych należy dokładniej sprawdzić gniazdo nakrętki, gniazdo łożyska, sprzęgło, wał silnika i ustawienie prowadnicy.

Niewłaściwe dopasowanie między nakrętką a gniazdem nakrętki

Jeśli nakrętka kulkowa jest zamontowana pod kątem lub mimośrodowo w gnieździe nakrętki, na nakrętkę może działać nietypowe obciążenie. Może to powodować niestabilny opór pracy i może objawiać się wahaniami obciążenia silnika podczas pracy.

Gniazdo nakrętki powinno zostać obrobione i zmontowane tak, aby nakrętka była równomiernie podparta, bez wymuszonych zniekształceń.

Uszkodzenia podczas obsługi

Śruby kulowe mogą zostać uszkodzone w wyniku uderzenia, zgięcia, upuszczenia lub uderzenia w rurę powrotną podczas transportu i montażu. Ponieważ śruby kulowe są precyzyjnymi elementami przekładni, niewłaściwa obsługa może spowodować problemy, zanim maszyna w ogóle zacznie działać.

Podczas przenoszenia śruba powinna być odpowiednio podparta, utrzymywana w czystości i chroniona przed uderzeniami. Nakrętki nie należy zdejmować nieostrożnie, chyba że zostaną zastosowane odpowiednie środki przytrzymujące kulkę.

Typ awarii 3: Złamanie

Złamanie jest poważniejszą awarią śruby kulowej. Może to obejmować pęknięcie stalowej kulki, wgłębienie lub pęknięcie rury powrotnej lub pęknięcie na końcu wrzeciona. Awarie te są często związane z awarią smarowania, uderzeniami, nadmiernym skokiem, koncentracją naprężeń lub powtarzającym się nieprawidłowym obciążeniem.

Złamanie stalowej kuli

Pęknięcie kulki stalowej może nastąpić, gdy temperatura pracy, stan smarowania, obciążenie lub naprężenie lokalne staną się nieprawidłowe. Oryginalne notatki o awariach wskazują, że wzrost temperatury smarowanej i niesmarowanej śruby kulowej może znacznie się różnić.

Jeśli smarowanie jest niewystarczające, wzrasta tarcie i ciepło. Może to spowodować uszkodzenie kulek, bieżni nakrętki lub rowka śruby. Planowanie smarowania należy uwzględnić zarówno przy projektowaniu maszyny, jak i podczas rutynowej konserwacji.

Wgłębienie lub pęknięcie rury powrotnej

Nadmierny ruch nakrętki lub bezpośrednie uderzenie w rurę powrotną może spowodować wgniecenia lub pęknięcia. Gdy rura powrotna zostanie uszkodzona, ścieżka cyrkulacji kulek może zostać zablokowana, co spowoduje, że kulki będą się ślizgać, a nie toczyć.

Może to prowadzić do nierównego ruchu, zablokowania, uszkodzeń wewnętrznych i ostatecznie pęknięcia rury powrotnej. Niezawodne ograniczenia ruchu i staranny montaż są ważne, aby zapobiec tej awarii.

Pęknięcie końcówki wrzeciona śruby kulowej

Pęknięcie na końcu wrzeciona śruby kulowej może być spowodowane niewłaściwą konstrukcją, koncentracją naprężeń, słabą strukturą osadzenia, zgięciem szyjki śruby, siłą promieniową lub powtarzającymi się naprężeniami zmiennymi.

Występ śruby powinien unikać ostrych kątów, w których mogą gromadzić się lokalne naprężenia. Należy również dokładnie kontrolować prostopadłość powierzchni nośnej łożyska do osi gwintu nakrętki zabezpieczającej.

Jeśli mimośród montażowy powoduje nienormalną siłę promieniową, powtarzające się naprężenia ścinające mogą spowodować przedwczesne uszkodzenie końcówki wrzeciona. Właśnie dlatego wyrównanie gniazd łożysk i konstrukcja konstrukcji wsporczej są ważne dla-długoterminowego działania.

Tabela rozwiązywania problemów z awarią śruby kulowej

Poniższa tabela podsumowuje trzy główne typy awarii i praktyczny kierunek rozwiązywania problemów.

Jak zapobiegać awariom śrub kulowych

Większość awarii śrub kulowych ma związek z instalacją, podparciem, smarowaniem, ochroną lub warunkami pracy. Środki zapobiegawcze należy zaplanować przed instalacją i konserwować podczas pracy maszyny.

Odniesienie do analizy uszkodzeń śrub kulowych DLY

Zaopatrzenie DLYśruby kulowe, nakrętki kulkowe, jednostki wsparciaoraz niestandardową obróbkę końcową maszyn CNC, sprzętu automatyki, maszyn pakujących i przemysłowych systemów ruchu.

W przypadku analizy uszkodzeń śrub kulowych należy wspólnie sprawdzić napięcie wstępne, dobór łożyska podporowego, obróbkę końcową, sztywność gniazda nakrętki, ustawienie gniazda łożyska, połączenie sprzęgła, smarowanie, ochronę i środowisko pracy. Awaria śruby kulowej jest często problemem systemowym, a nie tylko problemem wału śruby.

Wniosek

Wspólnyawarie śrub kulowychmożna ogólnie podzielić na: nadmierny luz, niepłynną pracę i pękanie. Nadmierny luz jest często związany z napięciem wstępnym, podparciem łożyska, sztywnością obudowy, dokładnością montażu lub połączeniem napędu. Niepłynna praca jest często powiązana z zanieczyszczeniem, problemami z przetwarzaniem, nadmiernym przesuwem, uszkodzeniem rury powrotnej, niewspółosiowością lub uszkodzeniami podczas obsługi. Pęknięcie może dotyczyć stalowych kulek, rur powrotnych lub końcówek wrzeciona w przypadku nieprawidłowego obciążenia lub złego smarowania.

Rozwiązywanie problemów należy rozpocząć od widocznego objawu, a następnie krok po kroku sprawdzić śrubę kulową, nakrętkę, łożyska oporowe, sprzęgło, gniazdo nakrętki, gniazdo łożyska, powierzchnię montażową, smarowanie i stan pracy.

Właściwe napięcie wstępne, właściwy dobór łożyska podporowego, dokładny montaż, niezawodna ochrona, regularne smarowanie i ostrożna obsługa mogą pomóc w ograniczeniu wielu typowych zagrożeń związanych z awarią śrub kulowych.