Un sistem complet de antrenare cu șurub cu bile transformă rotația motorului în mișcare liniară controlată. Șurubul cu bile este componenta principală de transmisie, dar nu poate funcționa ca o axă precisă a mașinii de la sine. Trebuie să funcționeze împreună cu un motor, cuplaj, rulmenți de susținere, ghidaj liniar, masă mobilă și sistem de control.
Când motorul rotește arborele șurubului, bilele de recirculare transmit forța între căile de rulare șurub și piuliță. Piulița se deplasează de-a lungul șurubului, în timp ce ghidajul liniar susține masa și previne rotirea nedorită. Controlerul determină distanța de deplasare, viteza, accelerația și direcția.
Componentele principale ale unui sistem de antrenare cu șurub cu bile
Structura exactă variază între mașini, dar o axă convențională acționată de motor conține în mod normal următoarele componente.
| Componentă | Funcția principală | Punct de selecție important |
|---|---|---|
| Servo sau motor pas cu pas | Oferă viteză de rotație și cuplu | Cerințe de cuplu, viteză, inerție și control |
| Cuplare | Conectează arborele motorului la șurubul cu bile | Capacitate de cuplu, rigiditate la torsiune și dezaliniere admisă |
| Suport lateral fix | Localizează șurubul axial și suportă sarcina radială și axială | Dispunerea lagărelor, preîncărcare și precizie la capătul arborelui |
| Rulment pe partea de susținere | Sprijină capătul opus al șurubului, permițând în același timp aranjamentul termic selectat | Cerințe de aliniere, sprijin radial și expansiune |
| Ax șurub cu bile | Oferă calea de rulare elicoidală și transmite intrarea de rotație | Diametrul, plumbul, lungimea, precizia și viteza critică |
| Piuliță cu bilă | Transformă rotația șurubului în cursă liniară | Tipul piuliței, structura de circulație, preîncărcare și sarcină |
| Carcasa piuliței sau scaunul piuliței | Conectează piulița cu bile la masa mobilă | Rigiditatea montajului și compatibilitatea cu flanșele |
| Ghidaj liniar | Sprijină masa și controlează traseul acesteia | Sarcina, capacitatea momentului, preîncărcarea și alinierea |
| Controler și feedback | Comandă și monitorizează poziția, viteza și accelerația | Control în buclă deschisă sau în buclă închisă și rezoluție feedback |
Calea de ghidare liniară suportă sarcina radială și încărcarea momentului de pe masă. Șurubul cu bile ar trebui să transmită în primul rând forța axială. Folosirea șurubului cu bile ca singur ghid pentru sarcina în mișcare poate introduce forță radială și moment în piuliță, provocând uzură neuniformă și funcționare instabilă.
Cum funcționează sistemul complet de antrenare cu șurub cu bile?
- Controlorul emite o comandă de mișcare.
Comanda definește distanța necesară de deplasare, direcția, viteza și accelerația. - Motorul generează rotație.
Un servomotor utilizează în mod normal feedback-ul codificatorului pentru poziţia în buclă închisă şi controlul vitezei. Un motor pas cu pas poate funcționa în buclă deschisă sau cu feedback, în funcție de designul sistemului. - Cuplajul transmite cuplul motorului.
Cuplajul transferă rotația arborelui șurub. Poate găzdui o eroare limitată de instalare, dar nu ar trebui să fie utilizat pentru a compensa nealinierea gravă a motorului la șurub. - Rulmenții de sprijin localizează șurubul.
Aranjamentul lagărelor pe partea fixă controlează poziția axială și suportă sarcina de tracțiune. Rulmentul din partea de susținere stabilizează capătul opus în funcție de aranjamentul de montare selectat. - Arborele șurubului se rotește.
Pe măsură ce arborele se rotește, bilele de oțel se rostogolesc între canelurile elicoidale potrivite ale șurubului și piuliței. - Piulița cu bile se mișcă liniar.
Bilele de rulare transmit piuliței forța axială. Deoarece piulița este conectată la masă și împiedicată să se rotească, se deplasează de-a lungul axei șurubului. - Bilele recirculare în interiorul piuliței.
După ce părăsesc calea de rulare încărcată, bilele trec printr-un deflector intern, trecerea capacului de capăt sau calea de întoarcere externă și reintră în zona de încărcare. - Calea de ghidare controlează traseul mesei.
Șinele și blocurile de ghidare liniare susțin masa, rezistă momentelor și mențin direcția de mișcare prevăzută.
Pentru o explicație detaliată a căii interne de întoarcere a piuliței, veziCum funcționează un sistem de recirculare cu șurub cu bile?
Cum sunt legate de viteză, plumb, forță și cuplu șuruburile cu bile?
Deplasare liniară pe revoluție
Plumbul șurubului cu bile este distanța teoretică parcursă de piuliță în timpul unei rotații complete a șurubului.
De exemplu, un șurub cu bile cu un avans de 10 mm mută teoretic piulița cu 10 mm pentru fiecare rotație completă a șurubului.
Viteza liniară
La 1.000 rpm, un cablu de 10 mm produce o viteză liniară teoretică de 10.000 mm/min. Viteza reală admisă trebuie să rămână, de asemenea, în limitele vitezei critice ale șurubului, circulației bilelor, aranjamentului suportului, lubrifierii și structurii mașinii.
Forța axială și cuplul de antrenare
Relația ideală dintre cuplul necesar șurubului și forța axială poate fi exprimată astfel:
Unde:
- T= cuplul de antrenare
- F= forta axiala
- L= plumb șurub cu bile
- η= randamentul mecanic
Această ecuație este doar un punct de plecare. Selectarea motorului trebuie să includă, de asemenea, cuplul de accelerație, rezistența rulmentului, rezistența ghidajului, rezistența la etanșare, preîncărcare, forța externă a procesului și gravitația pe o axă verticală.
Sisteme de antrenare cu șurub rotativ vs. Sisteme de antrenare cu piuliță rotativă
Șurub rotativ cu piuliță mobilă
Aceasta este cea mai comună configurație. Motorul rotește șurubul în timp ce piulița cu bile este fixată pe masa mobilă. Oferă o structură practică pentru multe mașini CNC, unități de automatizare, mașini de ambalat și sisteme de poziționare.
Pentru șuruburile lungi care funcționează la viteză mare de rotație, viteza critică și vibrația arborelui devin importante. Diametrul șurubului, lungimea nesuportată și dispunerea lagărelor trebuie verificate înainte de a determina viteza maximă de funcționare.
Șurub fix cu piuliță rotativă
Într-un sistem cu piuliță rotativă, arborele șurubului rămâne staționar în timp ce piulița se rotește. Piulița rotativă este susținută într-o carcasă a rulmentului și antrenată de o curea, un angrenaj sau un alt dispozitiv de transmisie.
Această configurație poate fi utilă pentru axe cu cursă lungă și viteză mare, deoarece șurubul lung nu se rotește la viteză mare. Cu toate acestea, unitatea cu piuliță rotativă este mai complexă și aranjamentul său rulment, antrenare și lubrifiere trebuie proiectat ca un ansamblu complet.
| Configurare | Componentă rotativă | Consideratie tipica |
|---|---|---|
| Surub rotativ | Arborele șurubului | Structură simplă; trebuie verificată viteza critică pentru arbori lungi |
| Piuliță rotativă | Unitate cu piuliță cu bile | Potrivit pentru unele sisteme cu cursă lungă, de mare viteză; unitate de antrenare a piuliței mai complexă |
Ce determină precizia sistemului șurubului cu bile?
Precizia unui sistem complet de antrenare nu este egală cu gradul de precizie numai al șurubului cu bile. Eroarea de poziționare poate proveni din mai multe componente.
- Precizia cablului șurubului cu bile:Diferența dintre călătoria nuci teoretică și reală.
- Jocul axial:Mișcare relativă între șurub și piuliță atunci când direcția forței se inversează.
- Joc de sprijin:Mișcare axială la aranjamentul cu lagăre fix.
- Deformarea cuplajului:Deformare de torsiune la schimbarea cuplului.
- Rigiditatea șuruburilor și a suportului:Deplasare elastică sub sarcină axială.
- Dilatare termica:Modificarea lungimii șurubului pe măsură ce temperatura de funcționare crește.
- Precizia ghidajelor:Abatere în calea reală de mișcare a mesei.
- Deformarea cadrului mașinii:Deplasarea structurală sub sarcină.
- Metoda de feedback:Un encoder de motor nu măsoară direct poziția tabelului decât dacă este utilizat un dispozitiv de feedback liniar separat.
DLY furnizează șuruburi cu bile C7 și C10 laminate pentru cerințe generale de mișcare și opțiuni de sol C5, C3 și de mai mare precizie pentru aplicații care necesită un control mai strict. Precizia finală a sistemului depinde încă de instalare, suporturi, preîncărcare, temperatură și metoda de control.
Cum să selectați un sistem de antrenare cu șurub cu bile
Selectarea șurubului cu bile ar trebui să înceapă cu condițiile complete de funcționare, mai degrabă decât cu diametrul șurubului.
| Parametru | De ce contează |
|---|---|
| Sarcina axială maximă și normală | Afectează diametrul, tipul piuliței, capacitatea de încărcare și durata de viață estimată la oboseală |
| Cursa și lungimea totală a șurubului | Afectează lungimea arborelui, flambajul, viteza critică și aranjarea suportului |
| Viteza liniară necesară | Determină avansul și viteza de rotație necesare |
| Accelerație și ciclu de lucru | Afectează cuplul motorului, căldura și durata de viață |
| Cerință de poziționare | Afectează gradul de precizie, preîncărcare, feedback și controlul termic |
| Instalare orizontală sau verticală | Modifică sarcinile gravitaționale, frânarea și cerințele de conducere înapoi |
| Metoda de montare | Afectează viteza critică, rezistența la flambaj și rigiditatea axială |
| Mediul de operare | Determină cerințele de etanșare, lubrifiere și protecție împotriva coroziunii |
DLY oferășuruburi cu bileîn diferite diametre, cabluri, structuri de piuliță și grade de precizie. Prelucrarea pe lungime și la capătul arborelui poate fi adaptată la aranjamentele de sprijin BK/BF, FK/FF sau EK/EF conform desenului clientului.
Componentele suport trebuie confirmate împreună cu desenul capătului arborelui. DLYunități de sprijin cu șuruburi cu bileincludeți aranjamente pe partea fixă și pe partea de susținere pentru diferite dimensiuni de șuruburi și structuri de montare.
Probleme comune ale sistemului de antrenare a șuruburilor cu bile
| Simptom | Cauza posibila | Prima verificare |
|---|---|---|
| Mișcare neuniformă sau puncte strânse | Aliniere greșită, arbore îndoit, cale de rulare contaminată sau eroare de ghidare | Verificați alinierea pe întreaga cursă |
| Poziția se schimbă după inversarea direcției | Jocul piuliței, jocul lagărelor, deformarea cuplajului sau conexiunea slăbită | Măsurați fiecare sursă de mișcare pierdută separat |
| Zgomot anormal | Lubrifiere slabă, bile deteriorate, problemă la sistemul de retur sau deteriorarea rulmenților | Identificați dacă zgomotul provine de la piuliță, rulmenți sau motor |
| Creșterea temperaturii | Preîncărcare excesivă, viteză mare, lubrifiere necorespunzătoare sau aliniere greșită | Verificați temperatura, cuplul și starea de lubrifiere |
| Vibrația șuruburilor la viteză mare | Funcționează aproape de viteză critică, susținere slabă sau curgere excesivă | Verificați viteza șurubului, lungimea nesuportată și dispunerea lagărelor |
| Suprasarcina motorului | Calcularea incorectă a cuplului, legare, sarcină excesivă sau accelerare agresivă | Comparați curentul și cuplul real cu fiecare etapă de funcționare |
Întreținerea ar trebui să includă lubrifierea adecvată, controlul contaminării, inspecția suporturilor și cuplajelor și monitorizarea zgomotului, a temperaturii și a performanței de poziționare. Dacă apare o defecțiune, inspectați întreaga axă în loc să înlocuiți piulița cu bilă fără a identifica cauza inițială.
Contactaţi-ne
Aveți nevoie de ajutor pentru a selecta un șurub cu bile, un tip de piuliță, un grad de precizie sau un aranjament de sprijin? Trimiteți-ne sarcina, cursa, viteza, metoda de instalare și desenul capătului arborelui.
E-mail de contact: export@dlybearing.com|Contactaţi-ne
