O fișă de date cu șurub cu bile poate indica o sarcină dinamică de 629 kgf. Înseamnă asta că șurubul cu bile poate ridica în siguranță o masă de 629 kg? Nu neapărat.
Capacitate de încărcare șurub cu bilenu poate fi reprezentat de o singură valoare de catalog. Capacitatea de încărcare dinamică este utilizată pentru a estima durata de viață la oboseală-la rulare, în timp ce cota de încărcare statică se referă la deformarea permanentă la sarcina maximă. Sarcina admisibilă reală trebuie să satisfacă, de asemenea, limitele de flambaj a arborelui, lagăre-suport,-viteză critică, motor, frânare și instalare.
Orientarea instalării nu modifică sarcina dinamică sau statică de catalog a șurubului cu bile. Modifică forța axială reală care acționează asupra șurubului. Această distincție este deosebit de importantă atunci când se compară axele orizontale și verticale.
Termenii de încărcare principale
| Parametru | Sens | Folosit pentru | Nu la fel ca |
|---|---|---|---|
| Capacitate de sarcină dinamică Ca | Sarcină axială constantă asociată cu o durată nominală de viață standardizată | Calcul de oboseală-durată în timpul mișcării repetate | Sarcina maximă de funcționare sigură |
| Capacitate de sarcină statică C0a | Sarcina axială corespunzătoare unui nivel definit de deformare permanentă de contact | Verificare de-încărcare maximă și de siguranță-statică | Sarcina continuă recomandată |
| Sarcina axială reală F | Forța transmisă prin șurub în timpul ciclului real al mașinii | Dimensionarea motorului, durata de viață, siguranța statică și verificările structurale | Masa în mișcare de la sine |
| Sarcina dinamică echivalentă Fm | Ciclu-sarcină ponderată utilizată atunci când forța se schimbă în timpul funcționării | Calcul{0}}dinamic al vieții | Sarcina medie aritmetică simplă |
| Sarcina axială admisă | Forța permisă-specifică aplicației după ce toate limitele sunt verificate | Selecția finală a șurubului cu bile | Un procent universal de Ca |
Evaluare dinamică de sarcină
Nivelul de sarcină dinamică de bază Caeste o referință-la oboseală. Pentru un șurub cu bile metric obișnuit, acesta reprezintă o sarcină axială constantă sub care un grup de șuruburi cu bile nominal identice atinge o durată de viață nominală de un milion de rotații cu un nivel de fiabilitate definit.
Nu înseamnă că funcționează continuu la Caeste condiția de proiectare recomandată. La acea sarcină, durata de viață nominală de bază calculată este doar durata de viață de referință standardizată. O mașină care necesită zeci de milioane de rotații ale șurubului trebuie să funcționeze la o sarcină dinamică echivalentă mai mică sau să folosească un șurub cu bile cu un rating mai mare.
Prin urmare, gradul de sarcină dinamică este utilizat într-o ecuație de viață. Nu este o declarație directă a câtă masă poate transporta o mașină.
Evaluarea sarcinii statice
Nivelul de sarcină statică de bază C0aeste asociată cu deformarea permanentă la contactul cel mai puternic solicitat dintre bile și canale. Este definit printr-un criteriu de deformare standardizat mai degrabă decât prin ruperea vizibilă a șurubului.
Indentarea permanentă poate afecta netezimea, zgomotul, preîncărcarea și comportamentul de poziționare, chiar dacă șurubul cu bile se poate roti în continuare. Din acest motiv, sarcina axială maximă aplicată trebuie să rămână sub valoarea admisă după aplicarea unui factor de siguranță statică adecvat.
C0a= capacitate de încărcare axială statică de bază;
Fmax= sarcină axială maximă, inclusiv condiții de impact și de urgență.
Factorul de siguranță necesar depinde de vibrații, impact, accelerație, precizia instalării și consecințele defecțiunii. Ar trebui să provină din îndrumările producătorului selectat și din cerințele de proiectare ale mașinii, nu dintr-un procent universal.
kg, kgf și kN
Confuzia începe adesea deoarece cataloagele mai vechi sau regionale exprimă cotele șuruburilor cu bile în kgf în loc de newtoni sau kilonewtoni.
| Unitate | Măsuri | Conversie |
|---|---|---|
| kg | Masa | Nu o unitate de forță |
| kgf | Vigoare | 1 kgf=9.80665 N |
| N | Vigoare | 1 N ≈ 0,10197 kgf |
| kN | Vigoare | 1 kN=1,000 N ≈ 101,97 kgf |
Sub gravitația standard, o masă staționară de 1 kg produce aproximativ 1 kgf de forță gravitațională. Acest lucru nu înseamnă că o evaluare de catalog de 629 kgf permite automat unei mașini să ridice 629 kg. Accelerația, forța procesului, frecarea, siguranța, durata de viață necesară și alte limite structurale trebuie încă incluse.
Exemplu: Ce înseamnă 629 kgf?
Să presupunem că un catalog listează următoarele valori pentru un șurub cu bile:
- Capacitate de sarcină dinamică Ca= 629 kgf
- Capacitate de sarcină statică C0a= 1,270 kgf
Convertit în unități de forță SI:
- 629 kgf ≈ 6,17 kN
- 1.270 kgf ≈ 12,45 kN
Prima valoare este utilizată în calculul-duratei de viață la oboseală. Al doilea este utilizat la verificarea sarcinii maxime și a siguranței statice. Nicio valoare, în sine, nu este o capacitate de ridicare recomandată.
Calculați durata de viață de bază
Pentru un șurub cu bile care funcționează sub o sarcină axială echivalentă constantă, durata de viață nominală de bază în rotații poate fi estimată prin:
Ca= sarcină axială dinamică de bază;
Fm= sarcină axială dinamică echivalentă.
Folosind exemplul Cade 629 kgf arată de ce evaluarea dinamică nu trebuie tratată ca o sarcină de lucru recomandată:
| Sarcina echivalentă Fm | Ca / Fm | Durata de evaluare de bază calculată |
|---|---|---|
| 200 kgf | 3.145 | Aproximativ 31,1 milioane de revoluții |
| 400 kgf | 1.573 | Aproximativ 3,89 milioane de rotații |
| 629 kgf | 1.000 | 1 milion de revoluții |
Dublarea sarcinii de lucru reduce durata de viață calculată cu un factor de opt deoarece sarcina este ridicată la a treia putere. Prin urmare, trebuie stabilită durata de viață necesară înainte de a alege șurubul cu bile.
Dacă cablul șurubului este cunoscut, rotațiile pot fi, de asemenea, convertite în distanța totală de deplasare:
Aceasta este cursa totală acumulată a piuliței, nu lungimea fizică a șurubului cu bile.
Sarcini variabile
Sarcinile mașinii sunt rareori constante. Un ciclu poate conține accelerație, deplasare cu viteză constantă-, prelucrare, decelerare și mișcare de întoarcere. Folosirea unei medii aritmetice simple poate subestima efectul celor mai mari sarcini.
Când viteza este constantă în timpul segmentelor de operare individuale, o sarcină dinamică echivalentă poate fi estimată cu media cubică:
ti= timp petrecut în acel segment.
Dacă se modifică și viteza șurubului, calculul trebuie ponderat cu numărul de rotații din fiecare segment. Sarcina maximă trebuie totuși verificată separat în raport cu limitele statice și structurale.
Sarcina axială orizontală
Pe o axă orizontală, greutatea mesei mobile este în mod normal suportată de ghidajele liniare. Nu acționează direct ca o sarcină axială cu șurub cu bile.
Șurubul trebuie să genereze forța necesară pentru a accelera masa, a depăși frecarea și a rezista la sarcina procesului:
O mașină orizontală poate deplasa o masă mare cu o forță axială constantă relativ modestă atunci când frecarea de ghidare este scăzută. Cu toate acestea, accelerația rapidă sau o forță mare de tăiere poate crea încă o sarcină mare a șurubului cu bile.
Sarcina axială verticală
Pe o axă verticală, gravitația acționează de-a lungul direcției de mișcare. Șurubul trebuie să susțină masa în mișcare în plus față de producerea accelerației și depășirea altor rezistențe.
Pentru accelerația ascendentă, o relație de forță simplificată este:
În timpul accelerării sau decelerarii în jos, mărimea și direcția se schimbă. Prin urmare, ciclul complet de mișcare trebuie evaluat în loc să se utilizeze doar greutatea staționară.
Un șurub cu bile este, de asemenea, foarte ușor de condus înapoi. O axă verticală necesită o frână sau o altă măsură-de reținere a sarcinii și anti-cădere. Numai gradul de sarcină nu face o axă verticală sigură în timpul pierderii de putere.
Orientarea nu modifică evaluarea
Același șurub cu bile păstrează același catalog Cași C0avalorile instalate orizontal sau vertical. Ceea ce se schimbă este sarcina reală aplicată în mașină.
| Articol | Axa orizontală | Axa verticală |
|---|---|---|
| Catalogul Cași C0a | Neschimbat | Neschimbat |
| Efectul masei în mișcare | Afectează în principal accelerația și frecarea de ghidare | Gravitația acționează direct de-a lungul axei șurubului |
| Riscul de-pierdere de putere | În mod normal, sarcina rămâne pe sistemul de ghidare | Sarcina poate merge înapoi și poate coborî fără frână |
| Selecția finală | Pe baza forței axiale calculate și a ciclului de lucru | Bazat pe gravitație, accelerație, ciclu de funcționare și sistem de siguranță |
Alte limite de sarcină
Un șurub cu bile poate satisface valorile sale dinamice și statice, dar totuși nu este potrivit pentru întreaga axă. Trebuie verificate mai multe limite suplimentare.
| Limită | Împotriva ce protejează | Principalii factori de influență |
|---|---|---|
| Oboseală{0}}limită de viață | Oboseală de contact de rulare-pentru operațiuni repetate | Ca, sarcină echivalentă, rotații și lubrifiere |
| Limită-statică de contact | Indentarea permanentă a bilelor și canalelor de rulare | C0a, sarcină de vârf, șoc și factor de siguranță |
| Limită de flambaj | Colaps lateral sub sarcină axială de compresiune | Diametrul rădăcinii arborelui, lungimea nesusținută și suportul de capăt |
| Suportă-limită de rulment | Suprasarcina rulmentului, deplasarea axiala si caldura | Dispunerea rulmenților, preîncărcare, putere nominală și rigiditatea carcasei |
| Limită{0}}de viteză critică | Biciul arborelui și instabilitatea rotațională | |
| Limită de conducere și frânare | Impingerea, accelerarea sau menținerea sarcinii insuficiente | Cuplul motorului, plumbul, eficiența, cuplarea și capacitatea de frânare |
Flambare sub compresie
Un șurub lung sub presiune compresivă se poate deforma la o forță sub nivelul de sarcină statică a piuliței sale. Flambajul depinde în mare măsură de diametrul rădăcinii șurubului, de lungimea nesuportată și de configurația-suportului de capăt.
Tragerea șurubului în tensiune nu creează același mod de flambaj. Acesta este motivul pentru care direcția în care șurubul transmite sarcina și locația suportului fix contează în mașinile cu cursă lungă-.
Valoarea nominală a piuliței de catalog nu poate fi utilizată ca sarcină de compresiune admisibilă până când limita de încărcare-coloanei arborelui nu a fost verificată.
Sarcina laterală nu este capacitatea axială
Șuruburile cu bile sunt destinate în primul rând să transmită forța axială. Piulița nu trebuie folosită ca componentă care ghidează masa mobilă sau suportă o sarcină laterală.
Sarcinile radiale sau de moment pot rezulta din alinierea slabă, o platformă mobilă nesusținută, un suport cu piuliță decalată sau o axă a șurubului care nu este paralelă cu ghidajele liniare. Aceste sarcini creează un contact neuniform cu bile și pot scurta durata de viață chiar și atunci când sarcina axială calculată este în limitele nominale de catalog.
Sistemul de ghidare liniar ar trebui să susțină greutatea și momentele mesei, în timp ce șurubul cu bile asigură forța de antrenare axială.
Erori comune de interpretare
- Tratarea cotei de sarcină dinamică ca sarcină continuă maximă sigură.
- Tratarea sarcinii statice ca sarcină de operare recomandată.
- Conversia kgf direct în sarcina utilă a mașinii fără a calcula accelerația și orientarea.
- Aplicând un procent fix de Cala fiecare axă orizontală sau verticală.
- Utilizarea unei medii aritmetice atunci când sarcina se modifică semnificativ în timpul ciclului.
- Verificarea valorii nominale a piuliței ignorând flambajul arborelui sub compresie.
- Presupunând că un design dublu-piuliță are automat o capacitate de încărcare mai mare.
- Ignorând limitele de suport-lagăr, motor, frână și montaj.
Concluzie
Capacitatea de încărcare a șurubului cu bile nu este o valoare maximă a greutății. Capacitate de sarcină dinamică Caeste utilizat pentru a estima durata de viață la oboseală-la rulare, în timp ce gradul de încărcare statică C0aeste utilizat pentru a evalua deformarea contactului permanent sub sarcină maximă.
Instalarea orizontală și verticală nu modifică aceste evaluări de catalog. Ele modifică sarcina axială reală: un șurub orizontal învinge în principal accelerația, frecarea și forța de proces, în timp ce un șurub vertical trebuie să transporte și componenta gravitațională a masei în mișcare.
Selecția finală trebuie să satisfacă durata de viață necesară, siguranța statică, flambajul arborelui, capacitatea portantă de sprijin-, viteza critică, cuplul motorului, frânarea și alinierea. Sarcina admisibilă este determinată de prima limită atinsă de sistemul complet.
Explorați DLYproduse cu șuruburi cu bile, învață cum să verificisarcina de flambaj a șurubului cu bile, sau recenziesiguranța sarcinii șurubului cu bile vertical.
