Ghid de cuplare a șuruburilor cu bile: tipuri, selecție și cum se conectează un șurub cu bile la un motor

Un șurub cu bile funcționează la fel de precis ca conexiunea care îl antrenează. Între arborele motorului și arborele șurubului cu bile se află o componentă mică, dar critică:cuplaj cu șurub cu bile. Înțelegeți greșit și ajungeți să aveți joc, zgomot, vibrații sau un rulment al motorului deteriorat - chiar dacă șurubul cu bile în sine este perfect precis.

Acest ghid explică ce face un cuplaj cu șurub cu bile, principalultipuri de cuplare cu șurub cu bileutilizate în mașini CNC și echipamente de automatizare, cum să selectați corectcuplaj motor cu șurub cu bilepentru aplicația dvs. și pașii practici pentru cuplarea unui șurub cu bile la un motor fără a introduce probleme de aliniere.

Ce face un cuplaj cu șurub cu bile?

Un cuplaj cu șurub cu bile este legătura mecanică dintre un arbore servo sau un motor pas cu pas și un arbore cu șurub cu bile. Sarcina sa este de a:

• Transmite cuplul de rotațiede la motor în șurubul cu bile, care transformă acea rotație în mișcare liniară
• Absoarbe micile dezaliniri- axial, radial și unghiular - între arborele motorului și arborele șurubului, astfel încât șurubul să nu se lege sau să se uzeze neuniform
• Atenuați vibrațiile și șocurile, protejând rulmenții motorului, codificatorul și cutia de viteze de sarcinile transmise înapoi prin șurub
• În unele modele, furnizați un grad deflexibilitate la torsiunecare netezește mișcarea de pornire-stop în automatizarea cu ciclu înalt-

Pe scurt, conexiunea cu șurub cu bile de cuplare este cea care determină dacă cuplul ajunge acolo unde ar trebui să - curat, cu joc minim și fără a solicita nicio componentă.

De ce nu puteți folosi doar un cuplaj rigid

În teorie, dacă un arbore de motor și un arbore cu șurub cu bile ar fi perfect aliniate, ar fi suficient un cuplaj rigid. În practică, asta nu se întâmplă aproape niciodată:

• Suporturile de montare a motorului au o stivă de toleranță-în sus
• Arborele șurubului cu bile au propria lor toleranță de dreptate
• Expansiunea termică schimbă alinierea în timpul funcționării
• Vibrația din cadrul mașinii adaugă mișcare dinamică

Un cuplaj rigid forțează toate aceste nepotriviri direct pe arborele motorului și pe rulmenți -, ceea ce duce la uzura prematură a rulmentului, erori de codificator, zgomot anormal și, în unele cazuri, oboseală a arborelui motorului. Acesta este motivul pentru care un cuplaj flexibil cu șurub cu bile, mai degrabă decât unul rigid, este alegerea standard pentru sistemele de antrenare cu șurub cu bile.

Tipuri de cuplare cu șurub cu bile

Nu există nici un „cel mai bun” cuplaj de arbore cu șurub cu bile - alegerea corectă depinde de cuplu, de cerințele de precizie și de cât de multă nealiniere trebuie să absorbiți. Iată cele patru tipuri cel mai frecvent utilizate pentru cuplarea șuruburilor cu bile la motoare.

1. Cuplaj cu fălci curbate (păianjen) - Tip șurub de fixare și tip clemă

Un cuplaj cu fălci curbate folosește două butuci cu fălci curbate, separate de o inserție din elastomer „păianjen” care transmite cuplul în timp ce se flexează ușor sub sarcină.

• Pro:Absorbție bună a șocurilor, izolație electrică între motor și șurub, iar inserția din elastomer poate fi înlocuită fără a îndepărta motorul sau șurubul
• Contra:Un joc ușor mai mare și o rigiditate la torsiune mai mică decât un cuplaj cu burduf metalic
• Cel mai bun pentru:Automatizare generală și aplicații de-precizie moderată în care amortizarea vibrațiilor contează la fel de mult ca precizia
• Opțiuni de montare:Disponibil ca tip șurub de fixare (instalare mai rapidă, cost mai mic) sau tip clemă (aderență mai puternică, mai bună pentru cuplu mai mare sau inversare frecventă)

2. Cuplaj cu burduf metalic (cuplaj pentru arbore flexibil tip clemă)

Acest tip folosește un burduf de metal de precizie-prelucrat între două butuci de tip clemă-, în loc de o inserție flexibilă.

• Pro:Joc aproape-zero, rigiditate ridicată la torsiune, repetabilitate excelentă - acesta este de obicei cuplajul motor cu șurub cu bile preferat pentru CNC și alte sisteme de poziționare de-înaltă precizie
• Contra:Toleranță mai mică la dezaliniere decât cuplajele cu falci și, în general, un cost mai mare
• Cel mai bun pentru:Mașini-unelte CNC, semiconductori și echipamente de inspecție și orice aplicație în care jocul afectează direct precizia de poziționare

3. Cuplaj cu arc (Arc metalic dintr-o-piesă, tip șurub)

Un cuplaj cu arc este prelucrat dintr-o singură bucată de metal, astfel încât nu există elastomer sau element separat de burduf care să se uzeze în timp.

• Pro:Compact, ușor, se descurcă bine cu dezechilibrele moderate și nu are material de inserție care să se degradeze odată cu vârsta sau cu temperatura
• Contra:Capacitate de cuplu mai mică în comparație cu cuplajele cu falci sau burduf de aceeași dimensiune
• Cel mai bun pentru:Șuruburi cu bile cu diametru mic-, imprimante 3D, instrumente de laborator și automatizare-încărcături ușoare acolo unde spațiul este limitat

4. Cuplaj de arbore flexibil de tip canetă

Acest design adaugă o conexiune canelură/cheie la interfața arborelui, mai degrabă decât să se bazeze doar pe frecarea unui șurub de fixare.

• Pro:Rezistă la alunecare mult mai bine decât strângerea pură cu șurub de fixare la cuplu ridicat sau inversare frecventă a direcției - un avantaj semnificativ pentru orice cuplare a arborelui șurub cu bile expus la cicluri repetate de pornire-oprire
• Cel mai bun pentru:Conexiuni de servomotoare cu cuplu mai mare-, șuruburi cu bile-de sarcină grea și aplicații cu sarcini inversoare frecvente în care un singur șurub de fixare riscă să se slăbească în timp

Cum să selectați cuplarea corectă a motorului cu șurub cu bile

Odată ce înțelegeți tipurile, selecția se reduce la potrivirea cuplajului la condițiile reale de acționare:

• Dimensiunea alezajului pe ambele părți- diametrul arborelui motor și diametrul arborelui șurubului cu bile sunt adesea diferite, deci confirmați că cuplajul susține ambele orificii (uneori ca un design cu alezaj în trepte sau-dublu)
• Cuplul nominal și de vârf- servomotoare pot produce un cuplu de vârf cu mult peste valoarea nominală continuă; dimensionați cuplajul cu marjă, nu doar pentru cuplul-în stare de echilibru
• RPM maxim- verificați viteza nominală a cuplajului față de viteza reală de funcționare a șurubului dvs. cu bile, în special pentru aplicațiile cu șuruburi cu bile de-înaltă viteză
• Toleranță de dezaliniere- estimați nealinierea realistă axială, radială și unghiulară din toleranțele de montare și alegeți un cuplaj nominal pentru a o absorbi
• Cerință de rigiditate la torsiune / joc- dacă precizia de poziționare este critică, acordați prioritate unui cuplaj cu burduf metalic față de un cuplaj cu falci
• Mediul de operare- expunerea la temperatură, praf și lichid de răcire poate afecta inserțiile din elastomer mai mult decât toate modelele-metalice
• Metoda de prindere- șurubul de fixare, clema sau canalul cheie afectează atât ușurința instalării, cât și cât de sigur este transmis cuplul sub sarcină

Cuplajul șurubului cu bile la arborele motorului: sfaturi de instalare

Chiar și cuplajul potrivit va avea performanțe slabe dacă este instalat prost. Când cuplați un șurub cu bile la un arbore de motor, urmați această secvență:

1. Curățați ambii arboriși verificați adâncimea de inserție specificată pentru cuplaj - nu ghici
2. Utilizați un indicator cu cadranpentru a verifica nealinierea axială și radială înainte de a strânge complet ambele părți
3. Strângeți șuruburile de fixare sau șuruburile de strângere la cuplul specificat, urmând secvența corectă de strângere - peste-strângerea poate deteriora o inserție de păianjen sau deforma un burduf metalic
4. Verificați din nou alinierea după strângere, deoarece prindere poate schimba ușor poziția arborelui
5. Rulați un test de rotație fără-încărcareînainte de aplicarea încărcăturii complete, urmărind zgomotul sau rezistența neuniformă

Probleme comune de cuplare cu șurub cu bile și cum să le evitați

• Reacție care apare în timp:de obicei, o inserție din elastomer uzată într-un cuplaj cu falci - inspectați și înlocuiți inserția periodic, mai degrabă decât întregul cuplaj
• Slăbirea cuplajului sub vibrații:verificați mai întâi cuplul șuruburilor de prindere; în medii cu-vibrații ridicate, un cuplaj de tip clemă sau caneluță rezistă mai bine decât un design cu șurub-doar
• Zgomot la pornire-oprire:adesea un semn că nealinierea depășește toleranța nominală a cuplajului sau că o inserție este uzată
• Supraîncălzire sau defecțiune prematură:înseamnă de obicei că cuplajul a fost subdimensionat pentru cuplul maxim - verificați din nou marja de cuplu față de puterea maximă reală a motorului, nu doar cuplul nominal al acestuia

Gânduri finale

Alegerea cuplajului potrivit cu șurub cu bile nu este doar o mică decizie a conectorului -, ci afectează direct precizia de poziționare, zgomotul și durata de viață atât a motorului, cât și a șurubului cu bile. Ca regulă generală: alegeți un cuplaj metalic cu burduf atunci când precizia liberă de joc-este prioritară, un cuplaj cu fălci curbate atunci când amortizarea vibrațiilor contează cel mai mult, un cuplaj cu arc pentru axe mici, ușoare-și un cuplaj de tip canetă ori de câte ori cuplul sau sarcinile inversate sunt suficient de mari pentru a risca alunecarea șurubului de fixare.

DLY furnizează întreaga gamă decuplaje de arbore cu șurub cu bile- inclusivcuplaje cu fălci curbate tip șurub și clemă, Cuplaje cu burduf metalic de tip clemă DLK7, cuplaje cu arc dintr-o bucată{0}, șicuplaje flexibile de arbore tip canetă- s-a potrivit cu dimensiunile alezajului standard și personalizate pentru mașini CNC, echipamente de ambalare și sisteme de automatizare.

← Înapoi la DLY Blog