Durata de viață nominală a unei căi de ghidare liniare este o referință importantă atunci când selectați o șină de ghidare și un bloc pentru mașini CNC, echipamente de automatizare, sisteme de măsurare, mașini de ambalare și alte aplicații de mișcare liniară. Ajută inginerii să estimeze cât de mult poate parcurge o cale de ghidare liniară înainte să apară descuamări de oboseală pe calea de rulare sau pe elementele de rulare.
Cu toate acestea, durata de viață nominală nu este aceeași cu durata de viață garantată. Chiar și ghidajele aceluiași model pot afișa rezultate reale diferite în funcție de direcția sarcinii, precizia instalării, lubrifiere, vibrații, temperatură, mediul de lucru și întreținere. Din acest motiv, calculul vieții ar trebui utilizat ca referință de selecție, nu ca unic standard de judecată.
Acest articol explică formula de bază de viață nominală pentrughidaje liniare, inclusiv ghidaje de tip bilă și tip role și arată modul în care factorul de duritate, factorul de temperatură, factorul de sarcină, capacitatea de încărcare dinamică și viteza de deplasare influențează estimarea finală a duratei de viață.
Înțelegere rapidă:Calculul liniar al duratei de viață a căii de ghidare se referă în principal la relația dintre capacitatea de sarcină dinamică de bazăCși sarcina reală calculatăP. Când sarcina devine mai mare, durata de viață calculată scade semnificativ. Acesta este motivul pentru care estimarea corectă a sarcinii este mai importantă decât simpla alegere a unei dimensiuni mai mari a șinei.
Care este durata de viață a unui ghidaj liniar?
În timpul funcționării, calea de rulare și elementele de rulare ale unei căi de ghidare liniare sunt supuse în mod repetat la solicitări de contact. După o funcționare pe termen lung-, pe suprafața metalică poate apărea oboseală. Atunci când bucăți mici de material se desprind de pe calea de rulare sau de pe elementele de rulare, aceasta se numește de obicei descuamare prin oboseală.
Durata de viață a unei căi de ghidare liniare este, în general, exprimată ca distanța totală de parcurs înainte de apariția descuamării prin oboseală. La mașinile practice, durata reală de viață poate fi, de asemenea, afectată de contaminare, lubrifiere slabă, încărcare la impact, instalare incorectă, coroziune sau preîncărcare excesivă.
Prin urmare, atunci când discutăm despre viața de ghidare liniară, este important să faceți distincția întredurata de viata nominala calculataşidurata de viață reală. Durata nominală de viață este o referință teoretică bazată pe capacitatea de încărcare și condițiile de funcționare, în timp ce durata de viață reală depinde de modul în care este selectată, instalată, lubrifiată și utilizată calea de ghidare.
Ce este viața nominală?
Durata nominală este folosită în mod obișnuit ca referință standard pentru compararea și selectarea ghidajelor liniare. Înseamnă distanța totală de deplasare pe care o poate atinge 90% dintr-un grup de căi de ghidare liniare identice fără să se descuameze prin oboseală atunci când sunt operate în aceleași condiții.
Pentru ghidajele liniare cu bile ca elemente de rulare, sarcina dinamică de bază se bazează de obicei pe o durată de viață nominală de 50 km. Pentru ghidajele liniare de tip role, cota de sarcină dinamică de bază se bazează de obicei pe o durată de viață nominală de 100 km. Această diferență trebuie luată în considerare atunci când se compară ghidajele tip bile și tip role.
| Tip ghidaj | Element de rulare | Viața de referință comună | Caracteristica tipică |
|---|---|---|---|
| Ghidaj liniar tip bilă | Bile de oțel | 50 km | Mișcare lină, frecare redusă, utilizat pe scară largă în echipamente de automatizare și CNC. |
| Ghidaj liniar tip role | Role cilindrice | 100 km | Rigiditate mai mare și capacitate de încărcare mai mare pentru sisteme grele-sau de înaltă{1}}precizie. |
Formula de viață nominală de bază pentru ghidaje liniare
Sarcina de acțiune are o influență puternică asupra duratei nominale de viață a unei căi de ghidare liniare. În calculul de bază, durata de viață este estimată prin compararea capacității de sarcină dinamică de bazăCcu sarcina reală calculatăP.
Ghidaj liniar tip bilă:
L = (C / P)3× 50 km
Ghidaj liniar tip role:
L = (C / P)10/3× 100 km
| Simbol | Sens | Unitate | Cum se folosește |
|---|---|---|---|
| L | Durata nominală | km | Distanța de parcurs calculată înainte de punctul de referință de exfoliere a oboselii. |
| C | Capacitate de sarcină dinamică de bază | N sau kN | De obicei, se găsește în tabelul cu specificații ale ghidajelor liniare. |
| P | Sarcina reală calculată | N sau kN | Ar trebui să includă sarcina de lucru, sarcina de inerție, sarcina momentului și distribuția sarcinii. |
Deoarece raportul de sarcină este ridicat la a treia putere pentru ghidajele de tip bilă, chiar și o mică creștere a sarcinii reale poate determina o reducere mare a duratei de viață calculate. Acesta este motivul pentru care proiectanții de mașini nu ar trebui să subestimeze forța de accelerație, sarcina în surplus, sarcina de impact sau distribuția neuniformă a sarcinii între mai multe blocuri.
Formula de viață nominală modificată
În aplicațiile reale, ghidajele liniare nu sunt întotdeauna utilizate în condiții ideale. Temperatura, duritatea canalului de rulare, vibrațiile, sarcina de șoc, lubrifierea, contaminarea și precizia instalării pot modifica durata de viață reală. Din acest motiv, o formulă de viață nominală modificată este adesea folosită pentru o selecție mai realistă.
Durată de viață modificată pentru ghidajul liniar de tip bilă:
L = [(fh × ft × C) / (fw × Pc)]3× 50 km
Durată de viață modificată pentru ghidajul liniar tip role:
L = [(fh × ft × C) / (fw × Pc)]10/3× 100 km
În această formulă,fheste factorul de duritate,fteste factorul de temperatură,fweste factorul de sarcină șiPceste sarcina calculată. Unele sisteme de catalog pot lua în considerare, de asemenea, un factor de contact atunci când mai multe blocuri sunt utilizate în contact strâns. Formula specifică ar trebui să urmeze datele tehnice ale producătorului selectat.
Factorul de duritate fh
Duritatea canalului de rulare afectează în mod direct capacitatea de încărcare și durata de viață la oboseală a unui ghidaj liniar. În general, suprafața căii de rulare în contact cu elementele de rulare trebuie să atingă o adâncime de întărire și un nivel de duritate adecvat. Dacă duritatea este mai mică decât intervalul necesar, sarcina admisă scade și durata de viață nominală calculată devine mai scurtă.
Pentru ghidajele liniare standard furnizate de DLY, factorul de duritate este în mod normal considerat 1,0 în condiții normale. Dacă este implicat un material special, un tratament de suprafață sau o stare de lucru neobișnuită, factorul trebuie confirmat separat.
| Stare | Factorul de duritate fh | Notă de selecție |
|---|---|---|
| Canal de rulare întărit standard | De obicei 1.0 | Folosit pentru calcularea duratei de viață a ghidajelor liniare normale. |
| Duritate mai mică-decât-necesară | Mai puțin de 1,0 | Capacitatea de sarcină trebuie redusă înainte de calcularea duratei de viață. |
| Material special sau tratament special | Confirmați separat | Verificați cu furnizorul înainte de a utiliza direct datele de încărcare a catalogului. |
factor de temperatură ft
Temperatura ridicată poate reduce duritatea și stabilitatea dimensională a componentelor ghidajelor liniare. De asemenea, poate afecta garniturile, capacele de capăt, grăsimea, accesoriile din plastic și performanța de lubrifiere. Din acest motiv, se recomandă ca mediul de lucru al multor ghidaje liniare standard să rămână sub 100 de grade, cu excepția cazului în care se confirmă o configurație de temperatură înaltă-.
Când temperatura de funcționare este ridicată, este posibil ca sarcina dinamică de bază și capacitatea statică să fie corectate de factorul de temperatură. În aplicații precum cuptoare, echipamente de sudură, sisteme de uscare sau linii de producție cu temperatură înaltă-, ghidajele obișnuite nu trebuie selectate numai după dimensiune. Materialul, etanșările, lubrifierea și accesoriile trebuie de asemenea verificate.
Factorul de sarcină fw
Sarcina care acționează pe o cale de ghidare liniară include nu numai greutatea piesei în mișcare, ci și sarcina de inerție în timpul accelerației și decelerației, sarcina de moment cauzată de structurile suspendate, vibrații și impact. Aceste condiții sunt greu de calculat perfect, astfel încât un factor de sarcină este adesea folosit pentru a face calculul duratei de viață mai conservator.
| Condiție de încărcare | Viteza serviciului | Factorul de sarcină sugerat fw | Situație tipică de aplicare |
|---|---|---|---|
| Fără impact sau vibrație evidentă | V Mai mică sau egală cu 15 m/min | 1.0 - 1.2 | Axă de poziționare lentă, echipament de măsurare, automatizare manuală -ușoară sau cu viteză redusă-. |
| Impact mic | 15 m/min < V Mai mic sau egal cu 60 m/min | 1.2 - 1.5 | Automatizări generale, echipamente ușoare CNC, sisteme de ambalare sau manipulare. |
| Sarcină medie sau viteză mai mare | 60 m/min < V Mai mică sau egală cu 120 m/min | 1.5 - 2.0 | Mișcare frecventă de pornire-oprire, cursă mai lungă, accelerație mai mare sau vibrație moderată. |
| Impact și vibrații | V > 120 m/min | 2.0 - 3.5 | Echipamente cu viteză mare-, sarcină mare, impact de prelucrare, ștanțare sau condiții de lucru instabile. |
Un factor de sarcină mai mare reduce durata de viață calculată, dar poate reflecta mai bine condițiile reale de lucru. Pentru echipamentele cu șocuri sau vibrații frecvente, utilizarea unui factor optimist de sarcină scăzut poate duce la o cale de ghidare care pare acceptabilă în calcul, dar eșuează prea devreme în utilizarea efectivă.
Nivel de sarcină dinamică C
Nivelul de sarcină dinamică de bazăCeste una dintre cele mai importante valori în selecția ghidajelor liniare. Reprezintă valoarea de sarcină utilizată pentru calcularea duratei de viață în condiții de testare și de referință definite. În majoritatea cataloagelor de produse, fiecare dimensiune de șină și tip de bloc are propria sa capacitate de încărcare dinamică.
De exemplu, un bloc de sarcină grea-și un bloc de încărcare super{-grea-poate folosi aceeași dimensiune a șinei, dar lungimea blocului, aranjamentul interior al elementelor de rulare, rigiditatea și capacitatea de încărcare dinamică pot fi diferite. Acesta este motivul pentru care selectarea numai după lățimea șinei, cum ar fi 15, 20, 25, 30 sau 35 mm, nu este suficientă.
Notă de selecție DLY:Atunci când alegeți ghidaje liniare din seria HD, ED, RD sau MD, tipul de bloc, dimensiunea șinei, direcția de încărcare, numărul de blocuri, gradul de precizie, preîncărcarea și spațiul de instalare trebuie verificate împreună. Un bloc compact poate economisi spațiu, în timp ce un bloc mai lung sau de tip rulou-poate oferi o capacitate de încărcare și rigiditate mai mari.
Calcularea duratei de viață Lh
Viața nominală este exprimată ca distanță de parcurs, de obicei în kilometri. În multe proiecte, inginerii trebuie să estimeze durata de viață în ore. Dacă se cunoaște turația echivalentă, durata de viață nominală poate fi convertită în durata de viață.
Durata de viață:
Lh = L × 103 / (Ve × 60)
| Simbol | Sens | Unitate |
|---|---|---|
| Lh | Durata de viață | oră |
| L | Durata nominală | km |
| Ve | Viteza de deplasare echivalentă | m/min |
Dacă mașina folosește mișcare alternativă cu o cursă fixă și un ciclu fix, durata de viață poate fi estimată și prin lungimea cursei și frecvența de alternativă. Pentru mișcare neregulată, viteză variabilă sau cicluri de lucru în mai multe-etape, calculul trebuie ajustat în funcție de profilul real de mișcare.
Exemplu de calcul simplu
Următorul exemplu arată modul în care raportul de încărcare influențează durata de viață nominală a unui ghidaj liniar de tip bilă. Acesta este un calcul simplificat pentru înțelegerea formulei. Selecția efectivă ar trebui să ia în considerare și sarcina momentului, preîncărcarea, lubrifierea, vibrațiile, precizia instalării și marja de siguranță.
Să presupunem că o cale de ghidare liniară de tip bilă are:
- Nivelul de sarcină dinamică de bază C=20 kN
- Sarcina calculată P=5 kN
- Durata de viață de referință a tipului de minge=50 km
Durata de viață nominală este:
L = (20 / 5)3 × 50 = 43× 50=3200 km
Dacă sarcina calculată crește de la 5 kN la 10 kN, rezultatul se modifică semnificativ:
L = (20 / 10)3 × 50 = 23× 50=400 km
În acest exemplu simplificat, atunci când sarcina calculată se dublează, durata de viață nominală scade de la 3200 km la 400 km. Acest lucru arată de ce estimarea corectă a sarcinii și selectarea corectă a dimensiunii șinei sunt critice în proiectarea ghidajelor liniare.
Greșeli frecvente în calculul duratei de viață a ghidajelor lineare
Formulele de durată nominală sunt utile, dar valorile introduse incorecte pot duce la rezultate înșelătoare. Următoarele greșeli sunt frecvente în timpul selecției ghidajelor liniare:
| Greşeală | De ce contează | O mai bună practică |
|---|---|---|
| Se calculează doar greutatea verticală | Sarcina de inerție și sarcina de moment pot fi mult mai mari în timpul accelerării și decelerației. | Verificați centrul de greutate, accelerația, direcția cursei și distribuția sarcinii. |
| Ignorarea sarcinii în surplus | Contopirea creează încărcare momentană și forță neuniformă pe fiecare bloc. | Utilizați mai multe blocuri sau o distanță mai mare atunci când centrul de încărcare este departe de calea de ghidare. |
| Folosind un factor de încărcare prea mic | Vibrațiile și impactul pot scurta durata de viață reală a ghidajului. | Selectați un f mai conservatorwpentru echipamente de-viteză mare sau de șoc-. |
| Compararea ghidajelor cu bile și role numai după valoarea C | Ghidajele cu bile și role pot folosi diferite baze de viață de referință. | Confirmați dacă evaluarea se bazează pe 50 km sau 100 km înainte de comparație. |
| Ignorarea preciziei instalării | Paralelismul sau planeitatea slabă pot crea încărcare internă suplimentară. | Controlați precizia suprafeței de montare și alinierea șinei în timpul asamblarii. |
Concluzie
Calculul duratei nominale de viață pentru ghidajele liniare se bazează în principal pe relația dintre sarcina dinamică de bază și sarcina reală calculată. Pentru ghidajele de tip bilă, durata de viață este calculată în mod obișnuit cu o relație cubică, în timp ce ghidajele de tip role utilizează un exponent diferit și o bază de referință de 100 km.
În mașinile reale, duritatea, temperatura, vibrațiile, impactul, precizia instalării, lubrifierea, preîncărcarea și mediul de lucru ar trebui de asemenea luate în considerare. Un calcul corect ajută la restrângerea intervalului de selecție, dar selecția finală a ghidajului trebuie totuși verificată împreună cu structura echipamentului și condițiile de funcționare.
Aveți nevoie de ajutor pentru a alege un ghidaj liniar?
DLY furnizează ghidaje liniare de tip bilă și tip role pentru mașini CNC, sisteme de automatizare, echipamente de ambalare, instrumente de măsurare și platforme de mișcare cu sarcini grele-. Dacă trebuie să estimați durata de viață a ghidajului sau să alegeți o serie de șine și blocuri adecvate, ne puteți trimite sarcina, cursa, viteza, direcția de instalare, mediul de lucru și cerințele de precizie pentru confirmare tehnică.
E-mail:export@dlybearing.com
