Технички лист са кугличним вијком може навести динамичко оптерећење од 629 кгф. Да ли то значи да куглични вијак може безбедно да подигне масу од 629 кг? Није нужно.
Носивост кугличног вијкане може бити представљен једном каталошком вредношћу. Динамичка оцена оптерећења се користи за процену века трајања замора{1}}колањем, док се оцена статичког оптерећења односи на трајну деформацију под вршним оптерећењем. Стварно дозвољено оптерећење такође мора да задовољи извијање осовине, потпорни{3}}лежај, критичну-брзину, мотор, кочење и ограничења уградње.
Оријентација уградње не мења каталошку динамичку или статичку оцену оптерећења кугличног вијка. Он мења стварну аксијалну силу која делује на вијак. Ова разлика је посебно важна када се пореде хоризонталне и вертикалне осе.
Главни услови оптерећења
| Параметар | Значење | Користи се за | Није исто као |
|---|---|---|---|
| Динамичко оптерећење Цa | Константно аксијално оптерећење повезано са стандардизованим основним радним веком | Прорачун трајања{0}}замора током поновљених кретања | Максимално сигурно радно оптерећење |
| Стопа статичког оптерећења Ц0a | Аксијално оптерећење које одговара дефинисаном нивоу трајне контактне деформације | Верификација вршног{0}}оптерећења и статичке{1}}безбедности | Препоручено континуирано оптерећење |
| Стварно аксијално оптерећење Ф | Сила која се преноси кроз вијак током стварног машинског циклуса | Димензионисање мотора, животни век, статичка безбедност и провере структуре | Само померање масе |
| Еквивалентно динамичко оптерећење Фm | Циклусно{0}}пондерисано оптерећење које се користи када се сила промени током рада | Динамички{0}}прорачун трајања | Једноставна аритметичка просечна оптерећења |
| Дозвољено аксијално оптерећење | Дозвољена снага{0}}специфична за апликацију након провере свих ограничења | Коначни избор кугличног вијка | Један универзални проценат Цa |
Оцена динамичког оптерећења
Основна оцена динамичког оптерећења Цaје замор{0}}животна референца. За типичну метричку оцену кугличног завртња, он представља константно аксијално оптерећење под којим група номинално идентичних кугличних вијака достиже основни радни век од милион обртаја са дефинисаним нивоом поузданости.
То не значи да непрекидно ради у Цaје препоручени услов дизајна. При том оптерећењу, израчунати основни век трајања је само стандардизовани референтни век. Машина која захтева десетине милиона обртаја завртња мора да ради при мањем еквивалентном динамичком оптерећењу или да користи куглични вијак са већом оценом.
Динамичко оптерећење се стога користи у животној једначини. То није директна изјава о томе колику масу машина може да понесе.
Оцена статичког оптерећења
Основна оцена статичког оптерећења Ц0aповезана је са трајном деформацијом на најјаче напрегнутом контакту између куглица и стаза. Дефинише се путем стандардизованог критеријума деформације, а не видљивим ломом завртња.
Трајно удубљење може утицати на глаткоћу, буку, преднапрезање и понашање при позиционирању иако куглични вијак још увек може да се ротира. Из тог разлога, максимално примењено аксијално оптерећење треба да остане испод дозвољене вредности након примене одговарајућег статичког фактора сигурности.
C0a= основно статичко аксијално оптерећење;
Fмак= максимално аксијално оптерећење, укључујући услове удара и ванредне ситуације.
Потребан фактор сигурности зависи од вибрација, удара, убрзања, тачности уградње и последица квара. Требало би да долази из упутстава изабраног произвођача и захтева за дизајн машине, а не из једног универзалног процента.
кг, кгф и кН
Често почиње забуна јер старији или регионални каталози изражавају оцене кугличних вијака у кгф уместо у њутнима или килоњутнима.
| Јединица | Мере | Конверзија |
|---|---|---|
| кг | миса | Није јединица силе |
| кгф | Форце | 1 кгф=9.80665 Н |
| N | Форце | 1 Н ≈ 0,10197 кгф |
| кН | Форце | 1 кН=1, 000 Н ≈ 101,97 кгф |
Под стандардном гравитацијом, непокретна маса од 1 кг производи отприлике 1 кгф гравитационе силе. То не значи да каталошка оцена од 629 кгф аутоматски дозвољава машини да подигне 629 кг. Убрзање, сила процеса, трење, сигурност, потребни животни век и друга структурна ограничења и даље морају бити укључени.
Пример: Шта значи 629 кгф?
Претпоставимо да каталог наводи следеће вредности за куглични вијак:
- Динамичко оптерећење Цa= 629 кгф
- Стопа статичког оптерећења Ц0a= 1,270 кгф
Прерачунато у СИ јединице силе:
- 629 кгф ≈ 6,17 кН
- 1270 кгф ≈ 12,45 кН
Прва вредност се користи у прорачуну{0}}животног века замора. Други се користи приликом провере максималног оптерећења и статичке сигурности. Ниједна вредност, сама по себи, није препоручени капацитет дизања.
Израчунајте основни животни век
За куглични вијак који ради под константним еквивалентним аксијалним оптерећењем, основни називни век у обртајима може се проценити на следећи начин:
Ca= основно динамичко аксијално оптерећење;
Fm= еквивалентно динамичко аксијално оптерећење.
Користећи пример Цaод 629 кгф показује зашто динамички рејтинг не треба третирати као препоручено радно оптерећење:
| Еквивалентно оптерећење Фm | Ca / Fm | Израчунати основни животни век |
|---|---|---|
| 200 кгф | 3.145 | Приближно 31,1 милион обртаја |
| 400 кгф | 1.573 | Приближно 3,89 милиона обртаја |
| 629 кгф | 1.000 | 1 милион обртаја |
Удвостручење радног оптерећења смањује израчунати век трајања за фактор осам јер се оптерећење подиже на трећи степен. Стога се пре избора кугличног вијка мора утврдити потребан век трајања.
Ако је провод завртња познат, обртаји се такође могу претворити у укупну удаљеност:
Ово је укупни акумулирани ход матице, а не физичка дужина кугличног вијка.
Вариабле Лоадс
Оптерећења машине су ретко константна. Један циклус може да садржи убрзање, сталну-брзину кретања, машинску обраду, успоравање и повратно кретање. Коришћење једноставног аритметичког просека може потценити ефекат највећих оптерећења.
Када је брзина константна током појединачних радних сегмената, еквивалентно динамичко оптерећење се може проценити кубном средином:
ti= време проведено у том сегменту.
Ако се мења и брзина завртња, прорачун треба пондерисати бројем обртаја у сваком сегменту. Вршно оптерећење се и даље мора посебно проверавати у односу на статичка и структурна ограничења.
Хоризонтално аксијално оптерећење
На хоризонталној оси, тежину покретног стола обично носе линеарне вођице. Не делује директно као аксијално оптерећење кугличним вијком.
Шраф мора да створи силу потребну да убрза масу, превазиђе трење и одоли процесном оптерећењу:
Хоризонтална машина може да помера велику масу са релативно скромном стабилном аксијалном силом када је трење вођице мало. Међутим, брзо убрзање или велика сила резања и даље могу створити велико оптерећење кугличног вијка.
Вертикално аксијално оптерећење
На вертикалној оси гравитација делује дуж правца кретања. Вијак мора да подржава покретну масу поред стварања убрзања и савладавања другог отпора.
За убрзање нагоре, поједностављени однос сила је:
Током убрзања или успоравања надоле, величина и смер се мењају. Због тога се мора проценити комплетан циклус кретања уместо да се користи само стационарна тежина.
Куглични завртањ је такође веома окретан уназад. Вертикална оса захтева кочницу или другу мере за{1}придржавање оптерећења и спречавање{2}}пада. Сама оцена оптерећења не чини вертикалну осу сигурном током губитка струје.
Оријентација не мења оцену
Исти куглични вијак задржава исти каталог Цaи Ц0aвредности да ли су постављене хоризонтално или вертикално. Оно што се мења је стварно оптерећење примењено на машини.
| Ставка | Хоризонтал Акис | Вертицал Акис |
|---|---|---|
| Каталог Цaи Ц0a | Непромењено | Непромењено |
| Утицај покретне масе | Углавном утиче на убрзање и трење вођице | Гравитација делује директно дуж осе завртња |
| Ризик{0}}од губитка струје | Оптерећење обично остаје на систему вођица | Оптерећење може да се врати уназад и да се спусти без кочнице |
| Коначна селекција | На основу израчунате аксијалне силе и радног циклуса | На основу гравитације, убрзања, радног циклуса и сигурносног система |
Остала ограничења оптерећења
Куглични вијак може задовољити своје динамичке и статичке оцене, али и даље бити неприкладан за комплетну осу. Мора се проверити неколико додатних ограничења.
| Лимит | Од чега штити | Главни фактори утицаја |
|---|---|---|
| Умор{0}}ограничење трајања | Умор од{0}}котрљајућег контакта током поновљене операције | Ca, еквивалентно оптерећење, број обртаја и подмазивање |
| Статичко{0}}ограничење контаката | Трајно удубљење лоптица и стаза за трчање | C0a, вршно оптерећење, удар и фактор сигурности |
| Граница извијања | Бочни колапс под притиском аксијалног оптерећења | Пречник корена осовине, дужина без ослонца и крајњи ослонац |
| Подршка{0}}ограничења ношења | Преоптерећење лежаја, аксијално померање и топлота | Распоред лежајева, преднапрезање, оцена и крутост кућишта |
| Ограничење критичне{0}}брзине | Бич осовине и нестабилност ротације | Пречник осовине, дужина, брзина и распоред носача |
| Ограничење погона и кочења | Недовољан потисак, убрзање или држање оптерећења | Обртни момент мотора, олово, ефикасност, спој и капацитет кочнице |
Извијање под компресијом
Дугачак завртањ под притиском на притисак може да се извија при сили испод статичке носивости своје матице. Извијање у великој мери зависи од пречника корена завртња, неподржане дужине и конфигурације крајњег{1}}ослонца.
Повлачењем завртња у затегнутости не ствара се исти начин извијања. Због тога су правац у коме вијак преноси оптерећење и локација фиксног ослонца битни код машина са дугим{1}}ходом.
Каталошка оцена матице не може да се користи као дозвољено оптерећење при притиску док се такође не потврди ограничење оптерећења -колона вратила.
Бочно оптерећење није аксијални капацитет
Куглични завртњи су првенствено намењени за пренос аксијалног потиска. Матица не треба да се користи као компонента која води покретни сто или носи бочно оптерећење.
Радијална или моментна оптерећења могу бити резултат лошег поравнања, неподржане покретне платформе, помакнутог држача матице или осе завртња која није паралелна са линеарним вођицама. Ова оптерећења стварају неуједначен контакт куглице и могу скратити радни век чак и када је израчунато аксијално оптерећење унутар каталошке оцене.
Линеарни систем вођице треба да подржи тежину и моменте стола, док куглични вијак обезбеђује аксијалну погонску силу.
Уобичајене грешке у тумачењу
- Третирање динамичког оптерећења као максималног безбедног континуираног оптерећења.
- Третирање статичког оптерећења као препорученог радног оптерећења.
- Претварање кгф директно у носивост машине без израчунавања убрзања и оријентације.
- Применом једног фиксног процента Цaна сваку хоризонталну или вертикалну осу.
- Коришћење аритметичког просека када се оптерећење значајно промени током циклуса.
- Провера оцене матице уз игнорисање извијања осовине под компресијом.
- Под претпоставком да дизајн са двоструком-навртком аутоматски има већи капацитет оптерећења.
- Игнорисање ограничења{0}}лежаја, мотора, кочнице и монтаже подршке.
Закључак
Носивост кугличног вијка није једна максимална вредност тежине. Динамичко оптерећење Цaкористи се за процену трајања{0}}замора при котрљању, док је оцена статичког оптерећења Ц0aкористи се за процену трајне контактне деформације при максималном оптерећењу.
Хоризонтална и вертикална инсталација не мењају ове каталошке оцене. Они мењају стварно аксијално оптерећење: хоризонтални завртањ углавном савладава убрзање, трење и процесну силу, док вертикални завртањ такође мора да носи компоненту гравитације покретне масе.
Коначни избор мора да задовољи захтевани век трајања, статичку безбедност, извијање осовине,{0}}носивост потпоре, критичну брзину, обртни момент мотора, кочење и поравнање. Дозвољено оптерећење је одређено првом границом коју достиже комплетан систем.
Истражите ДЛИпроизводи са кугличним вијком, научите како да проверитеоптерећење извијања кугличног вијка, или прегледсигурност оптерећења вертикалним кугличним вијком.
