Reducerea șurubului cu bile are loc atunci când o forță axială externă împinge piulița sau șurubul și determină rotirea sistemului șurubului. În loc ca motorul să transforme mișcarea de rotație în cursă liniară, sarcina transformă mișcarea liniară înapoi în rotație.
Acest comportament este deosebit de important în axele verticale, echipamentele de ridicare și mecanismele expuse la împingerea exterioară. Dacă alimentarea este întreruptă și nu este disponibil niciun dispozitiv de prindere adecvat, sarcina se poate deplasa în jos și poate roti șurubul cu bile, motorul și componentele transmisiei.
Deoarece un șurub cu bile folosește contact de rulare și are o frecare relativ scăzută, în mod normal nu ar trebui să fie tratat ca o componentă auto-blocante. Întrebarea inginerească practică este, prin urmare, nu numai dacă este posibilă conducerea înapoi, ci și dacă cuplul generat de sarcină este mai mare decât rezistența și cuplul de menținere disponibil al întregului sistem de antrenare.
Ce cauzează conducerea cu spate?
În timpul funcționării normale, cuplul motorului rotește șurubul și produce mișcare axială. În timpul mersului înapoi, direcția de transfer de energie este inversată. O forță axială acționează prin calea de contact a bilei și generează un cuplu de rotație la arborele șurubului.
Într-o mașină orizontală, această forță axială poate proveni de la un arc, forță de proces, presiune sau impact extern. Într-o axă verticală, gravitația aplică continuu forță axială prin masa în mișcare. Odată ce cuplul de antrenare sau frâna sunt îndepărtate, această forță poate determina rotirea șurubului.
Formula cuplului de antrenare din spate
Cuplul aproximativ generat la arborele șurubului cu bile de o sarcină axială externă poate fi calculat după cum urmează:
- Tb= cuplu generat de mersul înapoi, în N·m
- F= forță axială care acționează asupra șurubului cu bile, în N
- L= plumb șurub cu bile, în mm/rev
- ηb= a estimat-eficiența condusului înapoi
- 2π= conversie între o rotație și mișcarea unghiulară
- 1000= conversie din milimetri în metri
Eficiența condusului înapoi-nu este automat identică cu eficiența înainte. Depinde de designul șurubului cu bile, preîncărcare, lubrifiere, etanșări, starea de instalare și starea de funcționare. Pentru selectarea-sistemului de frână finală sau de siguranță, utilizați date verificate despre produse și luați în considerare rezistența transmisiei complete, în loc să vă bazați doar pe o valoare presupusă a eficienței.
Exemplu de calcul
Luați în considerare un șurub cu bile expus la o sarcină axială de 1.000 N. Pasul șurubului este de 10 mm, iar pentru un calcul inițial de inginerie este utilizată o eficiență de antrenare înapoi-estimată de 0,80.
Valori date:
- F = 1,000 N
- L=10 mm/tur
- ηb = 0.80
Tb = 1,000 × 10 × 0.80 ÷ (2π × 1000)
Tb ≈ 1.27 N·m
În acest exemplu, sarcina axială poate genera aproximativ 1,27 N·m la arborele șurubului înainte de a lua în considerare alte pierderi ale sistemului. Această valoare nu este automat specificația finală a frânei. Selectarea frânei trebuie, de asemenea, să țină cont de variația sarcinii, accelerație, raportul de transmisie, locația frânei, distanța de oprire admisă, uzura, temperatura, orientarea de montare și marja de siguranță necesară.
Cum să judeci înapoi-Riscul de conducere
O comparație preliminară simplificată poate fi exprimată astfel:
| Comparaţie | Rezultat probabil | Acțiune necesară |
|---|---|---|
| Cuplul generat de sarcină-depășește rezistența sistemului | Axa poate conduce înapoi | Asigurați menținere sau frânare controlată |
| Cuplul de menținere este doar puțin peste cuplul de antrenare invers-calculat | Micile modificări pot provoca mișcare | Examinați marja de siguranță și încărcarea-cel mai rău caz |
| Cuplul de frânare verificat depășește cerințele de proiectare | Frâna poate menține axa așa cum a fost proiectată | Confirmați răspunsul frânei, uzura și comportamentul defecțiunii |
Rezistența sistemului poate include cuplul de tracțiune al șurubului cu bile, rezistența etanșării, frecarea-lagărului suport, rezistența cutiei de viteze și cuplul-aferent motorului. Cu toate acestea, aceste valori se pot modifica în funcție de lubrifiere, temperatură, uzură și starea de asamblare. Din acest motiv, frecarea măsurată nu ar trebui să înlocuiască un dispozitiv de reținere cu acțiune pozitivă, unde mișcarea necontrolată ar putea crea un pericol.
Factori care măresc conducerea cu spate
Sarcină axială mai mare
Cuplul de antrenare înapoi-crește direct proporțional cu forța axială. Într-un sistem vertical, calculul ar trebui să includă masa în mișcare și alte forțe care acționează în direcția sarcinii. Sarcinile dinamice, forțele de proces și impacturile neașteptate pot fi mai mari decât sarcina statică normală.
Plumb șurub cu bile mai mare
Un avans mai mare produce mai mult cuplu pe arbore de la aceeași sarcină axială. De exemplu, dacă sarcina și eficiența rămân neschimbate, trecerea de la un cablu de 5 mm la unul de 10 mm dublează aproximativ cuplul de antrenare-din spate calculat.
Selectarea cablurilor trebuie să țină cont în continuare de cerințele privind viteza, cuplul motorului și poziționarea. Un avans mai mic poate reduce cuplul generat de conducerea înapoi, dar nu ar trebui tratat ca o blocare de siguranță independentă.
Rezistență mecanică scăzută
Ungerea eficientă, etanșările cu -rezistență scăzută și rulmenții aliniați corect reduc cuplul necesar pentru deplasarea ansamblului. Acestea sunt caracteristici de funcționare de dorit, dar înseamnă, de asemenea, că poate fi necesară o forță axială mai mică pentru a antrena șurubul.
Pierderea cuplului de menținere a motorului
Un motor alimentat poate rezista mișcării sarcinii în timpul funcționării normale. În timpul unei căderi de curent, oprire de urgență, alarmă de transmisie sau defecțiune a cablului, acest cuplu de menținere activ poate dispărea. Proiectarea mașinii trebuie să definească ce se întâmplă cu sarcina în fiecare dintre aceste condiții.
Modalități de a controla conducerea cu spate
Frână de motor
Un servomotor sau un motor pas cu pas echipat cu frână-este folosit în mod obișnuit pentru a menține o axă verticală staționară. Frâna este, în general, destinată menținerii, mai degrabă decât opririi dinamice repetate, cu excepția cazului în care este prevăzută special pentru această sarcină. Cuplul de frânare trebuie verificat la arborele real unde este instalată frâna.
Blocare mecanică
O blocare mecanică, o piuliță de siguranță, o clemă sau un știft de blocare pot oferi o funcție de menținere independentă. Acest lucru poate fi necesar acolo unde personalul ar putea intra în zona periculoasă sau unde o încărcătură căzută ar provoca daune grave echipamentului.
Contrabalansa
O contragreutate, un arc cu gaz, un cilindru pneumatic sau un alt mecanism de echilibrare pot reduce forța axială netă care acționează asupra șurubului cu bile. Reducerea sarcinii efective reduce, de asemenea, cuplul la care trebuie să reziste sistemul de prindere.
Reducerea transmisiei
O curea sau o cutie de viteze modifică cuplul și viteza văzute de frâna-laterală a motorului. Când se utilizează un mecanism de reducere, calculați cuplul la arborele de frână și includeți eficiența transmisiei. Nu comparați cuplul de antrenare a șurubului-arborele din spate-direct cu cuplul de frânare al motorului- fără a lua în considerare raportul de transmisie.
Plumb mai mic
Selectarea unui cablu mai mic reduce cuplul de antrenare invers-calculat pentru aceeași sarcină axială. Totuși, modifică și viteza șurubului, cuplul motorului și cursa liniară pe rotație. Prin urmare, plumbul ar trebui să fie selectat ca parte a designului complet al mișcării, mai degrabă decât ca un substitut pentru o frână.
De ce preîncărcarea nu este o frână de siguranță
Creșterea preîncărcării piuliței crește rezistența internă și poate reduce tendința de deplasare sub o forță externă mică. Cu toate acestea, preîncărcarea crește și cuplul de antrenare, temperatura și sensibilitatea la erorile de aliniere. Scopurile sale principale sunt controlul jocului și rigiditatea axială, nu reținerea-în siguranță a sarcinii.
Preîncărcarea și starea lubrifiantului se pot schimba în timpul serviciului. O axă verticală care rămâne staționară în timpul unui test inițial poate începe să se miște după rulare-, relubrifiere sau uzură. Prin urmare, strategia de reținere ar trebui să se bazeze pe o frână verificată sau pe un dispozitiv de siguranță mecanic, mai degrabă decât pe o frecare internă incertă.
Informații necesare pentru verificarea-înapoi a unității
Înainte de a calcula cuplul de antrenare-în spate sau de a selecta un sistem de reținere, confirmați următoarele date:
- Sarcina axială maximă, inclusiv masa în mișcare și forța de proces
- Diametru șurub cu bile și plumb
- Direcție de montare verticală, înclinată sau orizontală
- Structura cu șurub sau piuliță mobilă
- Transmisie directă, transmisie prin curea sau raport cutie de viteze
- Cuplul de reținere al motorului și al frânei
- Comportamentul de oprire și reținere necesar în timpul pierderii puterii
- Necesitatea unui contrabalans sau blocare mecanică independentă
Pentru o explicație mai largă a comportamentului sarcinii într-un mecanism vertical, vezifolosind un șurub cu bile pentru a susține o sarcină verticală. De asemenea, puteți revizui relația dintre plumb și viteza de operare înselectarea șurubului cu bile-de mare viteză.
Concluzie
Conducerea înapoi cu șurub cu bile este conversia inversă a mișcării axiale în rotație a șurubului. Probabilitatea și severitatea acestuia depind în principal de forța axială, de șurub, de eficiența-în spate și de rezistența întregului sistem de antrenare.
Calcularea cuplului-generat de sarcină oferă un punct de plecare util, dar nu completează evaluarea siguranței. Axele verticale și critice-de siguranță ar trebui să includă un dispozitiv de reținere selectat corespunzător și ar trebui evaluate în condiții de sarcină maximă,-pierderea de putere și-defecțiunea componentelor.
DLY furnizează C7 rulat și C5 măcinatșuruburi cu bilecu diferite diametre, capete, structuri de piulițe și opțiuni de prelucrare-capetelor arborelui. Cerințele de direcție, viteză, avans, precizie și reținere a încărcăturii trebuie confirmate înainte de selecție.
