Rezistența la rularea căii de ghidare liniară este forța necesară pentru a menține un bloc de ghidare sau o masă mobilă să se deplaseze de-a lungul șinei după ce a început mișcarea.
Nu este determinat doar de coeficientul de frecare la rulare. Forța măsurată include și rezistența de la preîncărcare, etanșări, lubrifiant, circulație cu bile sau role, eroare de montare, contaminare, temperatură și alte componente conectate la masa mobilă.
Prin urmare, un ghidaj liniar poate avea o forță teoretică de rulare-frecare foarte scăzută, dar totuși necesită o forță de tracțiune semnificativ mai mare în mașina asamblată. Pentru a aprecia dacă rezistența este normală, trebuie cunoscute tipul ghidajului, cantitatea blocului, preîncărcarea, aranjamentul de etanșare, starea de lubrifiere și structura de instalare.
Ce este inclus în rezistența la rulare a ghidajului liniar?
Termenul „rezistență la rulare” este folosit uneori ca și cum ar fi identic cu coeficientul de frecare. Sunt legate, dar nu sunt același parametru.
| Termen | Sens | Unitate tipică |
|---|---|---|
| Coeficientul de frecare μ | O referință fără dimensiuni care descrie relația rulare-frecare dependentă de sarcină | Nicio unitate |
| Rezistenta la pornire | Forța maximă necesară pentru a începe deplasarea blocului sau a mesei din repaus | N sau kgf |
| Rezistenta la alergare | Forța necesară pentru a menține mișcarea la o viteză constantă definită | N sau kgf |
| Fluctuația rezistenței | Diferența dintre forța maximă și minimă măsurată prin cursă | N sau procent |
| Rezistență completă a axei | Rezistență totală de la blocurile de ghidare, etanșările, sistemul de antrenare, lanțul de cabluri, capacele și alte componente mobile | N, cuplul motorului sau curentul motorului |
Rezistența la pornire și rezistența la funcționare constantă trebuie înregistrate separat. Un bloc poate necesita o forță mai mare pentru a începe mișcarea, deoarece unsoarea și etanșările au rămas staționare, dar forța sa poate scădea după ce începe mișcarea.
Fluctuația rezistenței este adesea mai utilă decât o valoare medie. Un ghidaj care necesită o forță constantă pe întreaga cursă poate fi normal pentru preîncărcare și aranjamentul de etanșare. Un vârf de forță ascuțit într-o poziție este mai probabil să indice o problemă locală de instalare sau de deteriorare.
Forța de tracțiune măsurată a unui bloc de ghidare include contactul de rulare, preîncărcarea, lubrifiantul, circulația internă și rezistența la etanșare.
Cum să estimați rezistența la rulare a ghidajului liniar
Un calcul preliminar utilizat în mod obișnuit este:
| Simbol | Sens | Unitate |
|---|---|---|
| F | Rezistența totală estimată la rulare | N sau kN |
| μ | Coeficientul de referință al frecării la rulare | Nicio unitate |
| ÎN | Sarcina normală suportată de blocul de ghidare sau sistemul de ghidare | N sau kN |
| S | Rezistență suplimentară de la garnituri, lubrifiant, circulație a elementelor de rulare și alte efecte aproximativ independente de sarcină | N sau kN |
Pentru referință preliminară, ghidajele liniare cu profil de tip bilă sunt adesea calculate folosind un coeficient de frecare de rulare de aproximativ0,004, în timp ce ghidajele tip role pot folosi aproximativ0,003.
Exemplu: Componenta de rulare-frecare a unei mese de 100 kg
Luați în considerare o masă mobilă orizontală cu o masă totală de 100 kg susținută de ghidaje liniare de tip bilă.
Sarcina normală aproximativă este:
Folosind μ = 0,004, componenta de rulare dependentă de sarcină este:
Acest lucru nu înseamnă că masa completă ar trebui să necesite doar 3,9 N pentru a se deplasa. Garniturile, grăsimea, preîncărcarea și rezistența la circulația blocului trebuie în continuare adăugate.
Într-un sistem de ghidare ușor încărcat, aceste componente suplimentare pot reprezenta o proporție mai mare din forța de tracțiune măsurată decât frecarea de rulare dependentă de sarcină.
Rezistență totală cu blocuri de ghidare multiple
Dacă o masă folosește mai multe blocuri de ghidare, rezistența tuturor blocurilor contribuie la forța totală de tragere.
Dacă patru blocuri susțin o masă echilibrată, sarcina normală totală este distribuită între cele patru blocuri. Termenul dependent de sarcină rămâne legat de sarcina totală suportată, dar etanșarea și rezistența internă a patru blocuri separate sunt adăugate împreună.
Adăugarea mai multor blocuri poate îmbunătăți distribuția sarcinii și rigiditatea momentului, dar nu reduce automat rezistența totală la rulare. Poate crește rezistența totală a etanșării și poate face sistemul mai sensibil la alinierea șinei și planeitatea mesei.
Într-un sistem cu mai multe blocuri, sarcina este împărțită, dar etanșarea și rezistența internă a fiecărui bloc contribuie la forța totală de tragere.
De ce sarcina redusă nu înseamnă întotdeauna rezistență foarte scăzută
Când sarcina externă este mică în raport cu capacitatea de încărcare statică a ghidajului, porțiunea μW a ecuației este, de asemenea, mică. Rezistența măsurată poate fi apoi dominată de vâscozitatea grăsimii, etanșări și circulația elementului de rulare.
Acest lucru explică de ce un bloc de ghidaj mare care poartă o masă foarte ușoară se poate simți mai strâns decât se aștepta. Ghidajul a fost selectat cu mult peste sarcina necesară, dar etanșările sale mai mari, volumul mai mare de lubrifiant și preîncărcarea selectată creează în continuare rezistență.
| Condiție de funcționare | Sursa principală de rezistență | Implicația selecției |
|---|---|---|
| Sarcina usoara cu blocuri supradimensionate | Garniturile, grăsimea și preîncărcarea pot domina | Nu selectați dimensiunea ghidajului numai din capacitatea de încărcare |
| Sarcină externă mai mare | Forța de contact de rulare devine o parte mai mare a rezistenței totale | Calculați sarcina reală a blocului și durata de viață necesară |
| Preîncărcare mare cu sarcină ușoară | Preîncărcarea internă poate depăși efectul util al sarcinii externe | Selectați preîncărcarea din cerințele de rigiditate, mai degrabă decât să presupuneți că mai mare este mai bine |
| Configurație rezistentă la praf sau cu etanșare dublă | Contact suplimentar între buzele de etanșare și suprafețele șinei | Echilibrați protecția împotriva contaminării împotriva forței de antrenare permise |
Principalii factori care modifică rezistența la rulare a ghidajului liniar
1. Preîncărcare
Preîncărcarea aplică o forță internă între elementele de rulare și canalele de rulare înainte ca ghidajul să poarte sarcina externă a mașinii.
Creșterea preîncărcării poate reduce spațiul liber, crește rigiditatea și îmbunătățește rezistența la vibrații sau la deplasarea elastică. De asemenea, crește forța de contact și, în general, crește rezistența la rulare, cuplul de antrenare și generarea de căldură.
O axă de automatizare ușoară și rapidă nu ar trebui să utilizeze automat preîncărcare grea. O axă a mașinii-unelte expusă forței de tăiere poate accepta o rezistență mai mare, deoarece rigiditatea este mai importantă.
Pentru selectarea preîncărcării, veziCe este preîncărcarea ghidului liniar și cum ar trebui să fie selectată?
2. Tipul și cantitatea sigiliului
Garniturile de capăt, etanșările inferioare, etanșările duble și racletele ajută la prevenirea pătrunderii prafului, așchiilor și lichidului de răcire în bloc. Aceste accesorii contactează în mod normal șina și creează rezistență suplimentară.
Un bloc echipat cu etanșări duble și un racletor nu trebuie să aibă aceeași forță de tragere ca același bloc cu etanșare standard.
Rezistența etanșării se poate modifica și atunci când etanșarea este uscată, deteriorată, asamblată incorect, umflată de o substanță chimică incompatibilă sau apăsată neuniform pe șină.
3. Tipul și cantitatea de lubrifiant
Vâscozitatea grăsimii, uleiul de bază, consistența și sistemul de aditivi afectează rezistența la rulare. Un lubrifiant proiectat pentru sarcini grele poate crea o forță diferită de cea destinată funcționării la viteză mare sau la temperatură scăzută.
Lubrifiantul insuficient poate crește contactul metal-metal, zgomotul și uzura. Unsoarea excesivă poate crește rezistența, deoarece elementele de rulare trebuie să împingă și să forțeze în mod repetat excesul de lubrifiant în interiorul căii de circulație.
Un bloc nou lubrifiat se poate simți inițial mai strâns. Forța ar trebui evaluată după câteva curse complete au distribuit lubrifiantul și nu imediat după ce a fost injectată o cantitate mare de unsoare.
4. Temperatura
La temperaturi mai scăzute, grăsimea și uleiul devin mai vâscoase și pot crește rezistența la rulare. Pe măsură ce ghidajul se încălzește, lubrifiantul poate curge mai ușor și forța măsurată poate scădea.
Cu toate acestea, rezistența care continuă să crească pe măsură ce mașina se încălzește poate indica o dezaliniere termică, preîncărcare excesivă, deformare a mesei, probleme la rulmenți sau joc termic insuficient în altă parte a axei.
5. Viteza
Rezistența la rulare trebuie măsurată la o viteză definită, deoarece forfecarea lubrifiantului, comportamentul etanșării și condițiile de circulație se pot modifica cu viteza.
Un test de tragere manuală este util pentru detectarea punctelor strânse, dar nu poate prezice complet rezistența sau temperatura unei axe de mare viteză care funcționează continuu.
6. Precizia de montare
Paralelismul incorect al șinei, suprafețele de montaj neuniforme, bavurile, resturile de sub șină și strângerea necorespunzătoare a șuruburilor pot forța blocurile să funcționeze cu o sarcină laterală neintenționată.
Într-un sistem cu două șine, chiar dacă fiecare șină și bloc individual îndeplinește specificațiile sale de fabricație, masa asamblată poate deveni strânsă atunci când cele două șine nu sunt aliniate una cu cealaltă.
Ghidajele cu preîncărcare mai mare sunt mai puțin capabile să absoarbă erorile de montare. Prin urmare, precizia instalării trebuie să fie corelată cu preîncărcarea selectată.
Pentru procedura completă de instalare, veziCum se instalează ghiduri de mișcare liniară.
7. Rigiditatea mesei de lucru
Strângerea unei mese de lucru subțiri sau distorsionate pe patru blocuri de ghidare poate îndepărta blocurile de alinierea lor naturală.
Dacă blocurile se mișcă fără probleme înainte ca placa de masă să fie strânsă, dar devin rigide după aceea, problema poate veni din suprafața de montare a mesei, variația înălțimii blocului sau secvența de strângere, mai degrabă decât din șina în sine.
8. Contaminare și daune
Praful, așchiile de metal, lichidul de răcire uscat sau canalele deteriorate pot crea vârfuri locale de rezistență. Contaminarea amestecată cu grăsime poate produce, de asemenea, o creștere treptată pe toată cursa.
Adăugarea de grăsime proaspătă peste lubrifiantul contaminat poate ascunde temporar simptomul fără a îndepărta particulele abrazive.
Ghid cu bile vs Ghid cu role: care are rezistență mai mică la alergare?
Un ghidaj de tip role poate folosi un coeficient de frecare de rulare de referință puțin mai scăzut decât un ghidaj de tip bilă. Acest lucru nu înseamnă că fiecare ghidaj cu role are o forță de tragere măsurată mai mică.
| Caracteristică | Ghidaj tip bilă | Ghidaj tip role |
|---|---|---|
| Element de rulare | Bile de oțel | Role cilindrice |
| Coeficient de frecare de referință | Aproximativ 0,004 | Aproximativ 0,003 |
| Avantajul principal | Mișcare lină, performanță versatilă și adecvare pentru automatizarea de mare viteză | Rigiditate mai mare și deformare elastică mai mică sub sarcină grea |
| Forța reală de tragere | Depinde de dimensiune, preîncărcare, etanșări, unsoare și montaj | De asemenea, depinde de dimensiune, preîncărcare, etanșări, unsoare și montaj |
| Prioritate de selecție | Sarcină echilibrată, viteză, netezime, dimensiune și cost | Cerințe de sarcină mare, moment ridicat și rigiditate ridicată |
Cum se măsoară rezistența la rulare a ghidajului liniar
Un test de forță de tragere este mai fiabil decât aprecierea blocului doar prin senzația manuală. Procedura de testare trebuie controlată astfel încât rezultatele să poată fi comparate înainte și după instalare sau întreținere.
Echipament necesar
- Indicator digital de forță, indicator de forță de tragere sau celulă de sarcină
- Cablu de tragere rigid, tijă sau dispozitiv de fixare aliniat cu direcția de deplasare
- Unitate controlată la viteză scăzută, unde este necesar un test de viteză constantă
- Dispozitiv de măsurare a temperaturii
- Înregistrator de date sau fișă de inspecție pentru forță și poziție
Pasul 1: Definiți ceea ce se măsoară
Decideți dacă testul este destinat să măsoare:
- Un bloc pe o șină
- O șină completă cu blocuri multiple
- O masă mobilă cu două șine
- Axa completă a mașinii, inclusiv acționarea și lanțul de cabluri
Aceste rezultate nu pot fi comparate direct. Un test de tragere numai cu ghidaj și un test de curent motor al întregii axe măsoară diferite combinații de rezistență.
Pasul 2: Izolați sistemul de ghidare acolo unde este posibil
Deconectați șurubul cu bile, cureaua, cuplajul, cilindrul sau altă componentă de antrenare dacă obiectivul este de a măsura numai sistemul de ghidare.
Dacă unitatea de acţionare nu poate fi deconectată, înregistraţi rezultatul ca rezistenţă pe axa completă, mai degrabă decât ca rezistenţă liniară a ghidajului.
Pasul 3: Stabilizați starea de lubrifiere
Confirmați că ghidajul conține lubrifiantul specificat și că nu a fost adăugată o cantitate mare de unsoare în exces.
După relubrifiere, deplasați blocurile prin câteva curse complete pentru a distribui grăsimea înainte de a înregistra valoarea finală a rezistenței la rulare.
Pasul 4: Aliniați forța de tragere
Indicatorul de forță trebuie să tragă paralel cu șina de ghidare și cât mai aproape posibil de linia de forță de antrenare prevăzută.
Tragerea în sus, în jos sau dintr-o parte introduce un moment suplimentar și poate face ca forța măsurată să fie mai mare sau mai puțin stabilă.
Pasul 5: Înregistrați separat forța de pornire și de rulare
Creșteți forța treptat până când blocul sau masa începe să se miște. Înregistrați acest vârf ca rezistență de pornire.
Continuați să vă deplasați cu o viteză controlată, aproximativ constantă. Înregistrați forța constantă prin cursa utilizabilă ca rezistență la rulare.
Pasul 6: Testați ambele direcții
Măsurați forța de la stânga la dreapta și apoi de la dreapta la stânga. O diferență de direcție substanțială poate indica:
- Contact inegal de etanșare
- Forța lanțului de cablu
- Înclinarea șinei
- Alinierea greșită a transmisiei sau cuplajului
- O sarcină externă asimetrică sau o deformare a mesei
Pasul 7: Înregistrați forța după poziție
Nu înregistrați o singură forță în centrul șinei. Măsurați sau înregistrați continuu forța pe întreaga cursă utilizabilă.
Dosarul de inspecție trebuie să includă:
- Forța maximă de pornire
- Forța medie de rulare constantă
- Forța maximă de rulare
- Forța de rulare minimă
- Locațiile oricăror vârfuri de forță
- Direcția de mișcare
- Viteza de testare
- Ghid și temperatura ambiantă
- Lubrifiant și data de lubrifiere
- Model de bloc, cantitate, preîncărcare și configurație de etanșare
Cum se interpretează modelul de forță de tragere
Forma și locația schimbării rezistenței oferă adesea mai multe informații de diagnostic decât forța medie singură.
| Model de rezistență | Cauza posibila | Prima verificare |
|---|---|---|
| Înalt uniform pe toată cursa | Preîncărcare mare, etanșări puternice, grăsime excesivă sau blocuri supradimensionate | Model, preîncărcare, cod de etanșare și cantitate de lubrifiere |
| Vârf ascuțit la o poziție a șinei | Bavuri locale, denivelări ale șinei, cale de rulare deteriorată, resturi sau strângere neuniformă a șuruburilor | Șină și suprafață de montare în apropierea poziției de vârf |
| Rezistența crește treptat spre un capăt | Eroare de paralelism cu două șine, eroare de dreptate a șinei sau distorsiune de masă | Distanța și paralelismul șinelor pe întreaga călătorie |
| Ridicat numai imediat după ungere | Unsoare în exces sau nedistribuită | Cantitatea și forța de unsoare după câteva curse complete |
| Coborâți după ce ghidajul se încălzește | Vâscozitatea lubrifiantului scade cu temperatura | Temperaturi de funcționare reci și stabilizate |
| Mai mare după ce mașina se încălzește | Dezalinierea termică, expansiunea structurală, preîncărcare excesivă sau căldura lagărului | Alinierea șinei, temperatura de bază și structura completă a axei |
| Diferite în direcții opuse | Orientarea etanșării, panta, forța lanțului de cabluri sau încărcarea asimetrică | Testați configurația și componentele externe conectate la masă |
| Creștere bruscă după funcționarea normală | Contaminare, deteriorare a etanșării, defecțiune a lubrifierii sau deteriorare internă | Opriți și verificați înainte de a continua funcționarea la viteză mare |
Cum afectează rezistența la rulare selecția motorului
Rezistența de ghidare liniară este o parte a forței pe care trebuie să o depășească motorul. Ar trebui adăugat la forța de accelerație, forța de proces, gravitația pe o axă verticală și rezistența altor componente în mișcare.
Cuplul de antrenare al șurubului cu bile
Cuplul necesar doar pentru a depăși rezistența la rularea ghidajului printr-un șurub cu bile poate fi estimat astfel:
- T= cuplul de antrenare în N·m
- F= rezistența liniară în N
- p= plumbul șurubului cu bile în metri pe rotație
- η= randamentul transmisiei
De exemplu, dacă rezistența liniară măsurată este de 80 N, conductorul șurubului cu bile este de 10 mm și eficiența transmisiei este de 0,90:
Acesta este doar cuplul necesar pentru a depăși rezistența măsurată la rulare. Accelerația, forța de tăiere, gravitația, rezistența lagărului și marja de siguranță trebuie încă incluse în calculul complet al motorului.
Putere de acționare
Puterea mecanică folosită pentru a depăși rezistența la rulare este:
Unde P este puterea în wați, F este rezistența în newtoni și v este viteza liniară în metri pe secundă.
O rezistență de 100 N la 1 m/s necesită 100 W de putere mecanică înainte de a adăuga alte sarcini ale mașinii și pierderi de antrenare.
Există o valoare normală a rezistenței la rulare?
Nu există o singură valoare normală a forței de tragere care să se aplice fiecărui ghidaj liniar.
O limită de acceptare validă trebuie să specifice:
- Seria și dimensiunea ghidajelor
- Lungimea blocului și cantitatea blocului
- Gradul de preîncărcare
- Configurație de etanșare și raclere
- Tipul și cantitatea de lubrifiant
- Sarcina aplicata
- Viteza de testare
- Temperatură
- Orientarea montajului
- Indiferent dacă testul acoperă un bloc, o șină sau întreaga axă
Pentru echipamentele de producție, cea mai utilă metodă este adesea stabilirea unei linii de bază după instalarea și punerea în funcțiune corectă. Testele ulterioare pot fi apoi comparate în aceeași sarcină, viteză, temperatură și condiție de lubrifiere.
O forță stabilă care este puțin mai mare decât cea așteptată poate fi acceptabilă pentru un ghidaj preîncărcat și bine sigilat. Un nou vârf localizat, o diferență de direcție în creștere sau o tendință ascendentă continuă este mai probabil să necesite inspecție.
Selectarea ghidajelor lineare DLY în funcție de rezistență și rigiditate
| Seria DLY | Tip ghid | Direcția de selecție |
|---|---|---|
| Seria HD | Ghidaj cu bile pentru sarcini grele | Axe generale CNC și de automatizare care necesită capacitate de încărcare echilibrată, rigiditate, viteză și mișcare lină |
| Seria ED | Ghidaj cu bile cu profil redus | Echipamente compacte și de mare viteză în care înălțimea redusă a ansamblului și structura de mișcare mai joasă sunt importante |
| Seria RD | Ghidaj cu role de mare rigiditate | Mașini-unelte pentru sarcini grele, sarcini de moment ridicate și aplicații în care deformarea elastică scăzută este mai importantă decât forța minimă de tragere |
| Seria MD | Ghidaj cu bile în miniatură | Instrumente compacte și mecanisme ușoare de mișcare în care dimensiunea și masa în mișcare sunt limitate |
Vizualizați completGama de produse pentru ghidaje liniare DLYpentru ghidaje cu bile HD, ghidaje ED cu profil redus, ghidaje cu role RD și alte structuri cu șine și blocuri.
Informații necesare pentru a evalua rezistența la alergare
Dacă o aplicație are o cerință strictă de forță de tragere, curent de motor sau netezime la viteză mică, furnizați condițiile complete de operare și asamblare, mai degrabă decât dimensiunea șinei.
- Seria și modelul ghidajelor liniare
- Lungimea șinei
- Tipul și cantitatea blocului
- Gradul de preîncărcare
- Gradul de precizie
- Cerință de etanșare, dublă etanșare sau racletă
- Tip de lubrifiant
- Masa in miscare si sarcina externa
- Aranjare șină și bloc
- Montaj orizontal, vertical, lateral sau inversat
- Viteza și accelerația necesare
- Temperatura ambiantă și de funcționare
- Condiții de praf, așchii, lichid de răcire sau cameră curată
- Forța de tracțiune maximă permisă sau limita curentului motorului
Întrebări frecvente
Un ghidaj liniar mai mare are întotdeauna o rezistență mai mică?
Nu. Un ghidaj mai mare poate suporta aceeași sarcină la un raport de sarcină mai mic, dar are și elemente de rulare, etanșări și volum de lubrifiant mai mari. Într-o aplicație ușor încărcată, aceste surse suplimentare de rezistență pot domina.
Preîncărcare mai mare îmbunătățește fluiditatea rulării?
Preîncărcarea adecvată poate îmbunătăți rigiditatea și stabilitatea mișcării sub sarcină. Preîncărcarea excesivă crește rezistența și sensibilitatea la instalare și poate face ca mișcarea la viteză mică să se simtă mai strânsă decât mai lină.
De ce un nou bloc de ghidare este dificil de mutat manual?
Blocul poate avea preîncărcare, etanșări noi și unsoare concentrată care nu a fost încă distribuită pe calea de circulație. Deplasați-l prin câteva curse complete și comparați din nou forța. Etanșeitatea locală persistentă trebuie totuși inspectată.
Curentul motorului poate fi utilizat pentru a măsura rezistența de ghidare?
Curentul motorului este util pentru monitorizarea tendinței, dar reprezintă rezistența întregii axe antrenate. Rulmenții de susținere, transmisia cu șurub cu bile sau curea, cuplajul, lanțul de cabluri și caracteristicile motorului sunt incluse. Un indicator de forță este mai potrivit atunci când rezistența numai de ghidare trebuie izolată.
De ce crește rezistența după instalarea mesei de lucru?
Tabelul poate forța blocurile să nu alinieze din cauza erorii suprafeței de montare, variației înălțimii blocului, secvenței de strângere incorecte sau rigidității insuficiente a mesei. Verificați dacă blocurile se mișcă fără probleme înainte și după strângerea șuruburilor mesei.
Este întotdeauna mai ușor de mutat un ghidaj cu role decât un ghidaj cu bile?
Nu. Ghidajele cu role pot avea un coeficient de frecare de rulare de referință mai scăzut, dar forța lor reală de tragere depinde de preîncărcare, dimensiunea blocului, etanșări, lubrifiant și instalare. Sunt selectați în principal pentru capacitatea de încărcare și rigiditate.
Contactați DLY
Trimiteți DLY modelul dumneavoastră de ghidaj liniar, lungimea șinei, cantitatea de blocuri, preîncărcarea, structura de etanșare, sarcina în mișcare, viteza, orientarea de montare și forța de antrenare permisă. Putem ajuta la revizuirea structurii de ghidare HD, ED, RD sau MD adecvate și la identificarea condițiilor de funcționare care pot afecta rezistența la rulare.
E-mail: export@dlybearing.com
