Selectarea unei piulițe cu bile rotativă pentru o aplicație auto începe cu definirea aranjamentului exact al mișcării. Spre deosebire de un sistem convențional cu șurub cu bile în care arborele șurubului se rotește și piulița se deplasează liniar, un sistem cu piuliță rotativă antrenează piulița în timp ce arborele șurubului este împiedicat să se rotească.
În funcție de designul mașinii, piulița rotativă poate fi ținută într-o poziție axială fixă, astfel încât arborele șurubului să se miște liniar, sau ansamblul piuliței se poate deplasa de-a lungul unui șurub staționar. Această configurație poate fi utilă pe axele cu cursă lungă sau cu viteză mare, deoarece arborele șurub lung nu trebuie să se rotească la viteză mare.
Cu toate acestea, „aplicația auto” se poate referi fie la un mecanism în interiorul vehiculului, fie la echipamente de producție de automobile. Validarea necesară, rezistența mediului și documentația pot diferi substanțial, astfel încât aplicația trebuie să fie clar definită înainte de a fi selectată o piuliță cu bile rotativă adecvată.
Cum funcționează o piuliță cu bilă rotativă
O piuliță cu bile rotativă conține bile de recirculare care se rostogolesc între piuliță și calea de rulare elicoidală a arborelui șurubului. Când piulița se rotește în raport cu un șurub care este împiedicat să se rotească, firul filet transformă această rotație relativă în deplasare liniară.
Viteza liniară rezultată este:
Viteza liniară = viteza de rotație a piuliței × pasul șurubului
De exemplu, o piuliță rotativă care funcționează la 1.000 rpm cu un avans de 20 mm produce o viteză liniară teoretică de 20.000 mm/min sau 20 m/min.
Aranjamentul de antrenare necesită în mod normal mai mult decât piulița cu bilă în sine. Ansamblul complet de piuliță rotativă poate include:
- Ax șurub cu bile și piuliță asortate
- Lagăre suport piuliță
- Carcasă piuliță rotativă
- Scripete, curea, angrenaj sau interfață cu transmisie directă
- Aranjamentul de lubrifiere și etanșare
- Ghidare anti-rotație pentru componenta în mișcare
Aceste interfețe trebuie evaluate împreună. O piuliță cu bile standard nu poate fi convertită automat într-un ansamblu cu piuliță rotativă, prin simpla adăugare a unui scripete.
Când este adecvat un design cu piuliță rotativă?
O structură convențională cu șurub rotativ este de obicei mai simplă și poate rămâne alegerea preferată pentru deplasări scurte sau moderate. Un aranjament cu piulițe rotative devine demn de luat în considerare atunci când aplicarea implică:
- Călătorie liniară lungă
- Viteză liniară mare necesară
- Un arbore șurub lung și subțire, cu viteză critică de rotație limitată
- O cerință de reducere a inerției de rotație a arborelui șurub
- Mai multe ansambluri de piulițe actionate independent pe un șurub staționar
- Un aspect al mașinii în care rotirea șurubului nu este practică
Deoarece șurubul nu se rotește, designul piuliței rotative poate evita limitarea învârtirii arborelui asociată cu un șurub rotativ lung. Cu toate acestea, turația admisă a piuliței, a sistemului de recirculare a bilelor, a rulmenților și a componentelor de antrenare trebuie totuși verificate.
1. Definiți aplicația auto
Începeți prin a identifica unde va fi folosită piulița cu bile rotativă.
Mecanism în interiorul vehiculului
O componentă a vehiculului poate fi expusă la cicluri de temperatură, vibrații ale drumului, umiditate, sare, praf și șocuri repetate. De asemenea, poate necesita o analiză de siguranță specifică aplicației, trasabilitate, testare a durabilității și documentație privind calitatea auto.
Adecvarea pentru o mașină de producție auto nu înseamnă automat că aceeași piuliță cu bile este calificată pentru instalarea în interiorul unui vehicul.
Echipamente de producție auto
Șuruburile cu piuliță rotativă pot fi luate în considerare și pentru axele cu cursă lungă din liniile de asamblare, echipamente de sudură, mașini de producție a bateriilor, sisteme de inspecție și echipamente de manipulare a componentelor.
Pentru aceste aplicații, cerințele principale implică în mod normal rata de ciclu, performanța de poziționare, protecția împotriva contaminării, timpul de funcționare al mașinii și accesibilitatea la întreținere.
2. Confirmați aranjamentul de mișcare
Furnizorul trebuie să știe ce componentă se rotește și ce componentă se mișcă liniar. Specifica:
- Dacă arborele șurubului este fixat axial
- Dacă arborele șurubului se mișcă liniar
- Dacă carcasa piuliței se mișcă odată cu căruciorul
- Cum va fi bătută nuca
- Cum este împiedicată componenta în mișcare să se rotească
- Unde vor fi amplasate motorul, rulmenții și scripetele
Un desen de aspect este deosebit de important deoarece „piulița rotativă” poate descrie mai multe aranjamente mecanice.
3. Calculați sarcina axială necesară
Selectarea ar trebui să se bazeze pe ciclul complet de încărcare și nu numai pe greutatea componentei în mișcare. Calculați sau estimați:
- Sarcina de funcționare axială continuă
- Forța de accelerare și decelerare
- Forță maximă în timpul opririi de urgență
- Forța externă a procesului
- Sarcina gravitațională pe o axă verticală sau înclinată
- Cicluri de funcționare așteptate și călătorie pe ciclu
Forța axială necesară depinde de masa în mișcare, accelerație, direcția de instalare, rezistența externă și eficiența sistemului de antrenare.
Comparați spectrul de sarcină calculat cu valorile de sarcină dinamice și statice ale ansamblului șurub cu bile selectat. Sarcina dinamică afectează durata de viață calculată la oboseală, în timp ce capacitatea de încărcare statică este importantă atunci când sistemul poate suferi sarcini mari de vârf sau șoc.
Șurubul cu bile ar trebui să transmită forța axială. Sarcinile radiale și de moment care acționează asupra căruciorului trebuie să fie suportate de un sistem de ghidare liniar adecvat.
4. Determinați avansul, viteza și accelerația
Plumbul necesar este strâns legat de viteza liniară, viteza de rotație, cuplul de antrenare și rezoluția de poziționare.
- Un avans mai mare produce o deplasare mai liniară pe revoluție.
- Un cablu mai mic poate oferi o deplasare mecanică mai fină pe rotație.
- Viteza de rotație mai mare crește cerințele privind circulația bilelor, echilibrarea, lubrifierea și rulmenții de susținere.
- Accelerația mai mare crește sarcina asupra carcasei piuliței, rulmenților și componentelor de antrenare.
Un avans mare nu trebuie selectat doar pentru a obține viteză mare. De asemenea, trebuie luate în considerare cuplul motor disponibil, forța de reținere necesară, ciclul de funcționare și ținta de poziționare.
5. Verificați viteza piuliței și condițiile de funcționare permise
Un avantaj al unui aranjament cu piuliță rotativă este că arborele șurubului lung rămâne staționar și nu este supus aceleiași limitari de viteză critică de rotație ca un șurub rotativ. Acest lucru nu înseamnă că ansamblul poate funcționa cu viteză nelimitată.
Confirmați viteza de rotație permisă pentru:
- Piulița cu bilă rotativă
- Sistemul de recirculare a mingii
- Lagărele de susținere a piuliței
- Acționarea scripetelui sau angrenajului
- Garniturile și aranjamentul de lubrifiere
Viteza de operare trebuie să rămână în limitele specificate pentru ansamblul șurubului cu bile și piuliței rotative selectate. Creșterea temperaturii și performanța de lubrifiere ar trebui, de asemenea, evaluate la ciclul de funcționare prevăzut.
6. Selectați Precizia și Preîncărcarea necesară
Precizia adecvată depinde de ceea ce trebuie să controleze aplicația auto. Cerințele importante pot include:
- Precizia poziționării
- Repetabilitate bidirecțională
- Joc axial sau joc
- Netezimea alergării
- Rigiditate axială
- Creștere permisă de temperatură
Presarcina poate reduce jocul axial și crește rigiditatea, dar preîncărcarea excesivă crește cuplul de rulare și căldura. Prin urmare, ar trebui să fie selectat în funcție de sarcina reală, viteza și cerințele de poziționare, mai degrabă decât alegerea automată a celui mai înalt nivel disponibil.
Gradul de precizie și preîncărcare sunt specificații diferite. Un grad mai mare de precizie a plumbului nu garantează în sine zero joc, iar preîncărcare mai mare nu corectează erorile de montare sau de aliniere.
7. Evaluați rulmenții de susținere a piuliței și interfața de antrenare
Piulița are nevoie de un aranjament de rulmenți care să permită rotirea în timp ce controlează mișcarea axială și radială. Acești rulmenți pot suporta reacții de antrenare și trebuie să asigure o rigiditate suficientă pentru sarcina și viteza dorite.
Examinați următoarele interfețe:
- Tipul și aranjamentul rulmentului
- Preîncărcare rulmentului
- Dimensiunile carcasei piuliței
- Metoda de montare a scripetelor sau angrenajului
- Tensiunea curelei de transmisie
- Poziția motorului
- Concentricitatea carcasei
- Acces la lubrifiere
Tensiunea excesivă a curelei poate adăuga sarcină radială lagărelor cu piuliță. Concentricitatea slabă între piulița rotativă, rulmenții de susținere și scripetele de antrenare poate provoca vibrații, cuplu neuniform și uzură prematură.
8. Furnizați un sistem de ghidare separat
Șurubul cu bile generează și transmite mișcarea axială, dar nu trebuie folosit ca ghid principal pentru structura în mișcare. Căile de ghidare liniare sau un alt mecanism de ghidare adecvat trebuie să suporte sarcini radiale și momente.
Un ghidaj liniar cu role poate suporta sarcini radiale și momente într-un sistem de mișcare a piuliței cu bilă rotativă.
Arborii și rulmenții liniari oferă o metodă alternativă de ghidare pentru echipamentele adecvate de sarcină ușoară sau medie.
Cele două imagini de mai sus arată componente posibile de ghidare, mai degrabă decât piulițe cu bile rotative. Sistemul de ghidare trebuie selectat independent în funcție de sarcina radială, sarcina momentului, rigiditatea și spațiul de instalare.
9. Luați în considerare temperatura, contaminarea și lubrifierea
Condițiile de mediu influențează aranjamentul de etanșare și lubrifiere. Confirmați cele așteptate:
- Temperatura minima si maxima de functionare
- Expunerea la praf, particule de metal sau stropi de sudură
- Contact cu lichid de răcire, ulei, apă sau substanțe chimice de curățare
- Nivel de vibrație și șoc
- Interval de întreținere necesar
- Tipul de lubrifiant permis
Deoarece piulița se rotește, metoda utilizată pentru a furniza și reține lubrifiantul trebuie să fie compatibilă cu carcasa rotativă. Orificiul de ungere, orientarea etanșării și accesul la întreținere trebuie definite în timpul etapei de proiectare.
10. Verificați spațiul de montare și compatibilitatea
Numai diametrul șurubului și plumbul nu sunt suficiente pentru a defini o piuliță cu bile rotativă. Următoarele dimensiuni și interfețe trebuie confirmate:
- Diametrul nominal al șurubului și plumb
- Direcția firului
- Lungimea totală a șurubului și cursa utilizabilă
- Dimensiunile flanșei piuliței
- Diametru exterior carcasa rotativa
- Scaune de rulment și umeri de localizare
- Rola de antrenare sau interfața angrenajului
- Poziția de montare a motorului
- Spațiu de instalare radial și axial disponibil
Piulița cu bilă și arborele șurubului trebuie să fie furnizate ca un ansamblu compatibil. Potrivirea numai a diametrului nominal și a plumbului nu este suficientă deoarece geometria canalului de rulare, dimensiunea bilei, preîncărcare și proiectarea circulației trebuie să corespundă și ele.
Informații necesare pentru selectarea piuliței cu bile rotative
| Informații necesare | De ce contează |
|---|---|
| Locația aplicației | Distinge o componentă a vehiculului de echipamentele de producție auto |
| Aranjamentul de mișcare | Definește ce componentă se rotește și ce componentă se deplasează |
| Cursă și lungime totală a șurubului | Determină structura necesară a arborelui și a mașinii |
| Masa in miscare si sarcina axiala | Folosit pentru calcularea capacității de încărcare și a duratei de viață |
| Viteza liniară maximă | Folosit pentru a selecta viteza de rotație a plumbului și a piuliței |
| Accelerație și ciclu de lucru | Afectează sarcina maximă, temperatura și durata de viață |
| Precizie și țintă de reacție | Determină gradul de precizie și cerințele de preîncărcare |
| Mediu | Definește cerințele de etanșare, lubrifiere și materiale |
| Desen de instalare | Confirmă interfețele carcasei, rulmenților și acționării |
Concluzie
O piuliță cu bile rotativă ar trebui să fie selectată ca parte a unui ansamblu complet de antrenare, mai degrabă decât ca o piuliță izolată. Alegerea corectă depinde de aranjamentul mișcării, sarcina axială, avans, viteză, accelerație, precizie, preîncărcare, rulmenți suport, interfața de acționare și mediul de operare.
Pentru echipamentele de producție auto cu cursă lungă, menținerea staționară a arborelui șurub poate ajuta la evitarea limitării vitezei critice a unui arbore lung rotativ. Pentru un mecanism la bord, trebuie confirmate cerințe suplimentare de durabilitate, siguranță, trasabilitate și mediu specifice aplicației înainte ca produsul să fie considerat adecvat.
DLY furnizează o gamă deansambluri cu șuruburi cu bileşiserie de piulițe cu bile. Pentru o cerință de piuliță rotativă, trimiteți configurația de mișcare și parametrii de funcționare pentru evaluarea fezabilității, mai degrabă decât selectați numai după diametrul șurubului și plumb.
