Rulmenții de susținere a șuruburilor cu bile sunt proiectați pentru a localiza arborele șurubului, a transporta forța axială și a menține rigiditatea necesară pentru o mișcare precisă. Cu toate acestea, o coliziune bruscă, o oprire de urgență sau o inversare rapidă pot genera o sarcină de vârf de scurtă durată mult mai mare decât cea pe care o experimentează axa în timpul funcționării normale.
Chiar și atunci când sarcina de funcționare continuă este în limitele nominale ale rulmentului, sarcinile de șoc repetate pot deteriora canalele rulmentului, elementele de rulare, componentele de reținere sau interfețele de la capătul arborelui. Prevenirea acestui tip de defecțiune necesită mai mult decât selectarea unui rulment mai mare: profilul de mișcare, opritoarele mecanice, dispunerea suportului și precizia instalării trebuie luate în considerare împreună.
Ce este o sarcină de șoc într-un sistem cu șurub cu bile?
O sarcină de șoc este o forță care crește brusc într-o perioadă foarte scurtă. Într-o axă cu șurub cu bile, acesta poate fi generat atunci când:
- Masa mobilă ajunge la sfârșitul cursei sale
- Căruciorul se ciocnește de un obstacol
- Motorul pornește, se oprește sau inversează prea agresiv
- O oprire de urgență decelerează o masă grea în mișcare
- O axă verticală pierde controlul și scade
- Jocul sau slăbirea permite componentelor să lovească în timpul inversării
- Un impact extern este transmis prin structura mașinii
Aceste evenimente pot produce o forță instantanee mult mai mare decât sarcinile normale de tăiere, poziționare sau transport. Forța rezultată trece prin cărucior și piuliță cu bile în arborele șurubului și rulmenții săi de susținere.
Ce componente pot fi deteriorate?
Expresia „rulment cu șurub cu bile” este uneori folosită în mod liber, dar mai multe componente diferite pot fi afectate de șoc.
Rulment de susținere cu capăt fix
Capătul fix suportă în mod normal sarcina axială în ambele direcții și stabilește poziția axială a șurubului. Este adesea suportul cel mai direct expus la o sarcină bruscă de împingere.
Rulment cu capăt flotant
Capătul plutitor susține în primul rând șurubul radial, permițând în același timp mișcarea axială necesară de dilatare termică. Asamblarea incorectă care blochează acest capăt axial poate cauza impactul și încărcările termice partajate într-un mod neintenționat.
Căi de rulare cu piuliță și șuruburi
Șocul transmis prin piuliță poate crea un stres ridicat de contact între bile și canale. Impactul sever sau repetat poate cauza adâncituri permanente, oboseală la suprafață sau modificări ale cuplului de rulare.
Cuplaj și capăt de arbore
O oprire bruscă poate supraîncărca, de asemenea, cuplajul, piulița de blocare a rulmentului, suportul prelucrat sau șuruburile de montare. Prin urmare, înlocuirea numai a rulmentului de sprijin poate nu remedia problema completă.
Cum încarcă șocul Deteriorează rulmenții de susținere
Un rulment poate fi deteriorat permanent chiar dacă încă se rotește după un impact. Cele mai comune mecanisme de deteriorare includ:
- Indentarea pistei de rulare:stresul de contact concentrat produce urme permanente acolo unde elementele de rulare intră în contact cu calea de rulare.
- Deteriorarea elementului de rulare:bilele pot dezvolta urme de suprafață, fisuri sau deformare locală după un impact sever.
- Modificarea preîncărcării:deformarea sau mișcarea în aranjamentul rulmentului poate modifica preîncărcarea inițială.
- Brineling fals sau fretting:mici oscilații repetate sub sarcină pot marca suprafețele de contact chiar și fără rotație completă.
- Pierderea alinierii:un impact poate schimba carcasa suportului, suportul piuliței sau poziția de cuplare.
- Mișcarea dispozitivului de fixare:Unitatea de sprijin slăbită sau șuruburile carcasei piuliței permit un impact suplimentar de fiecare dată când direcția se schimbă.
Simptomele tipice includ zgomot nou, vibrații crescute, cuplu de rulare neuniform, mișcare axială, încălzire localizată și repetabilitate redusă a poziționării.
1. Calculați sarcina maximă, nu numai sarcina normală
Selectarea rulmenților de susținere nu trebuie să se bazeze doar pe forța constantă necesară pentru deplasarea mașinii. Accelerația, decelerația, oprirea de urgență și posibilele condiții de coliziune trebuie de asemenea revizuite.
Forța necesară pentru a accelera sau decelera masa în mișcare este legată de:
F = m × a
undeFeste forța de inerție,meste masa în mișcare șioeste accelerația sau decelerația.
Un timp de oprire mai scurt produce o decelerare mai mare și, prin urmare, o forță mai mare. Dacă masa lovește un opritor mecanic rigid, vârful real poate fi mult mai mare decât forța prevăzută de decelerația normală programată.
Comparați sarcinile de funcționare și de vârf calculate cu sarcinile admisibile ale întregului sistem, inclusiv:
- Șurub cu bile și piuliță
- Rulment de susținere cu capăt fix
- Suport cu capăt flotant
- Cuplare
- Suport piuliță și carcase de susținere
- Șuruburi de montare și structura mașinii
Utilizați datele de încărcare statică și dinamică permise de producător împreună cu un factor de siguranță adecvat pentru condițiile reale de funcționare.
2. Utilizați un profil de mișcare controlată
Accelerația agresivă nu produce întotdeauna o coliziune imediată, dar poate crea forțe de vârf repetate în timpul fiecărui ciclu de operare. Sistemul de control ar trebui să evite modificările inutile ale vitezei sau ale cuplului.
În funcție de controler, șocul poate fi redus prin reglarea:
- Timp de accelerare și decelerare
- Setări Jerk sau S-curbe
- Viteza de inversare
- Viteza de apropiere aproape de sfârșitul călătoriei
- Strategia de decelerare cu oprire de urgență
- Limitele de cuplu servo
Un profil de mișcare cu curbă în S modifică accelerația mai treptat decât o comandă bruscă. Acest lucru poate reduce forța de vârf transmisă piuliței, lagărelor de la capătul arborelui și cuplajului, în special pe axele cu o masă mare în mișcare.
3. Preveniți căruciorul să lovească un opritor rigid
Întrerupătoarele de limită și limitele de cursă software ar trebui să oprească axa înainte ca căruciorul să ajungă la capătul mecanic al cursei. O oprire mecanică ar trebui să acționeze ca dispozitiv de siguranță final, mai degrabă decât metoda normală de oprire.
Un aranjament fiabil de protecție a călătoriei poate include:
- Limite soft programate
- Comutatoare de decelerare
- Întrerupătoare de limită de sfârșit de cursă
- Opritoare mecanice poziționate dincolo de cursa normală de lucru
- Amortizoare industriale la care energia de coliziune trebuie gestionată
Dacă se utilizează un amortizor, acesta trebuie selectat în funcție de masa în mișcare, viteza de impact, frecvența impactului și cursa de oprire disponibilă. Ar trebui să acționeze asupra structurii în mișcare într-un loc adecvat - nu direct asupra arborelui șurubului cu bile sau a rulmentului de susținere.
4. Selectați aranjamentul corect suport-lagăre
Aranjamentul de sprijin determină modul în care sunt transportate forțele axiale și radiale. Un aranjament fix-plutitor obișnuit folosește un capăt fix rigid pentru a localiza șurubul axial și un capăt plutitor pentru a se adapta expansiunii termice.
Setul de rulmenți cu capăt fix trebuie să corespundă sarcinii axiale, rigidității, vitezei și preciziei necesare. Simpla instalare a unui șurub cu bile mai mare nu garantează că rulmentul suport poate rezista la forța maximă a aplicației.
În timpul selecției, confirmați:
- Sarcina axială maximă în ambele direcții
- Sarcină maximă în timpul accelerării și opririi de urgență
- Rigiditate axială necesară
- Viteza de operare
- Dispunerea lagărelor și preîncărcare
- Dimensiuni și potriviri la capătul arborelui
- Carcasă și interfețe de blocare
DLY oferăunități de sprijin cu șuruburi cu bileîn combinații cu laturi fixe și flotante, cum ar fi BK/BF, FK/FF și EK/EF. Seria și dimensiunea corespunzătoare trebuie selectate în funcție de capătul arborelui șurubului și cerințele de sarcină a mașinii.
5. Mențineți alinierea corectă
Nealinierea nu absoarbe șocul. În schimb, adaugă forță radială și îndoire unui sistem care suferă deja un impact axial.
Verificați că:
- Suporturile fixe și flotante sunt poziționate corect
- Axa șurubului urmează cursa ghidajului
- Carcasa piuliței cu bilă nu este forțată lateral sau vertical
- Umerii lagărului și suprafețele de localizare sunt curate
- Arborele motorului și arborele șurubului sunt aliniate corect
- Cuplajul nu este folosit pentru a ascunde un decalaj major
După strângerea unităților de susținere și a carcasei piuliței, deplasați încet axa pe întreaga cursă și verificați dacă există modificări ale rezistenței la rulare.
6. Eliminați slăbiciunea în sistemul de antrenare
Componentele libere pot genera un impact secundar ori de câte ori axa își schimbă direcția. Inspectați:
- Șuruburi de fixare a unității de susținere
- Piuliță de blocare a rulmentului
- Șuruburi de fixare a piuliței cu bile
- Șuruburi de prindere de cuplare
- Șuruburi de fixare a motorului
- Suport piuliță și conexiune cărucior
Elementele de fixare trebuie strânse la cuplul specificat și asigurate folosind metoda cerută de proiect. Strângerea excesivă nu înlocuiește potrivirile corecte și suprafețele de localizare.
7. Protejați axele verticale de coborârea necontrolată
O axă verticală necesită o atenție suplimentară, deoarece gravitația continuă să acționeze atunci când puterea sau forța de frânare este pierdută. Dacă masa sau sarcina scad, șurubul cu bile și rulmentul cu capăt fix pot suferi un impact puternic la sfârșitul cursei.
În funcție de proiectarea mașinii, protecția poate include o frână de motor, contrabalansare, o logică de control adecvată sau un alt dispozitiv de reținere. Metoda selectată trebuie să fie capabilă să controleze masa reală în mișcare atât în condiții normale, cât și în condiții de defecțiune.
8. Inspectați axa după o coliziune
Nu readuceți imediat o axă la funcționarea la viteză maximă după o coliziune sau o oprire de urgență. Începeți cu o inspecție mecanică și un test la viteză redusă.
Verificați pentru:
- Mișcare axială anormală la capătul fix
- Modificări ale cuplului de rulare de-a lungul cursei
- Zgomot sau vibrații noi
- Încălzire la carcasa rulmentului
- Mișcarea suportului piuliței sau a unităților de susținere
- Deformarea sau alunecarea cuplajului
- Deteriorarea arborelui șurubului sau a jurnalelor prelucrate
- Pierderea preciziei de poziționare sau a repetabilității
Dacă zgomotul sau rezistența a apărut imediat după impact, continuarea funcționării poate agrava deteriorarea. Rulmentul suport, ansamblul șurubului cu bile și interfețele de montare asociate trebuie inspectate înainte de reluarea producției normale.
Lubrifierea ajută la reducerea uzurii, dar nu poate absorbi o coliziune
Este necesară lubrifierea corectă pentru durata de viață a rulmenților și a căilor de rulare pentru șuruburi cu bile. Cu toate acestea, lubrifiantul nu trebuie tratat ca un dispozitiv de protecție împotriva șocurilor. Nu poate preveni indentarea permanentă cauzată de o sarcină de vârf care depășește capacitatea admisă a componentei.
Prin urmare, lubrifierea, etanșarea și curățenia trebuie menținute ca parte a funcționării normale, în timp ce prevenirea șocurilor trebuie abordată prin calculul sarcinii, controlul mișcării, protecția deplasării și proiectarea mecanică.
Concluzie
Protejarea rulmenților de susținere a șuruburilor cu bile de șoc începe cu controlul de unde provine forța de impact. Selectarea adecvată a rulmenților este importantă, dar trebuie combinată cu accelerație controlată, limite de deplasare sigure, amortizoare selectate corespunzător, aliniere corectă și montare sigură.
Pentru un nou ansamblu, furnizați modelul șurubului cu bile, diametrul arborelui, plumbul, cursa, masa în mișcare, viteza maximă, accelerația, orientarea instalării și desenul capătului arborelui. Aceste detalii ajută la determinarea dacășurub cu bileși aranjamentul său de susținere sunt potrivite pentru sarcinile de vârf așteptate.
