Размерът на въртящата се сферична гайка влияе върху нейния капацитет на натоварване, инерция на въртене, твърдост, генериране на топлина и монтажна обвивка. Въпреки това размерът сам по себе си не определя дали една гайка ще работи по-бързо, ще осигури по-висока точност или по-дълъг експлоатационен живот.
Въртяща се сферична гайка работи с вал със сферичен винт. Винтът е предотвратен от въртене, докато гайката се задвижва от мотор чрез ролка, зъбно колело или друг трансмисионен механизъм. Относителното въртене между гайката и винта създава линейно изместване.
Когато сравняват размерите на въртящата се сферична гайка, инженерите трябва да оценят цялостния монтаж - включително винтовия вал, каналите на гайката, опорните лагери, въртящия се корпус и интерфейса на задвижването - вместо да избират само по номиналния диаметър на винта.
Какво включва размерът на въртящата се сферична гайка?
„Размерът“ на въртяща се сферична гайка може да се отнася до няколко свързани измерения и конструктивни параметри:
- Номинален диаметър на вала на винта
- Винтов проводник
- Външен диаметър на сферичната гайка
- Дължина на тялото на ореха
- Диаметър на фланеца и схема на болта
- Диаметър на топката
- Брой кръгове на топката или ефективни завои
- Въртящ се корпус и размери на лагера
Две гайки с еднакъв номинален диаметър на винта могат да имат различни стойности на натоварване, дължини, размери на фланеца, циркулационни системи и условия на предварително натоварване. Следователно е необходимо да се сравняват пълните спецификации на производителя, вместо да се приема, че всички гайки с еднакъв диаметър работят еднакво.
1. Ефект върху динамичния и статичен капацитет на натоварване
По-големите въртящи се сферични гайки често имат потенциала да носят по-високи аксиални натоварвания, тъй като могат да включват по-големи канали, по-големи топки или по-ефективни контакти за носене на натоварване. Въпреки това, номиналният диаметър сам по себе си не определя действителния капацитет.
Товароносимостта също се влияе от:
- Диаметър на топката и брой заредени топки
- Брой ефективни топкови кръгове
- Геометрия на пистата
- Контактен ъгъл
- Дължина на гайката
- Материал и термична обработка
- Качество на изработка
- Конструкция с една или две гайки
- Метод на предварително зареждане
Динамичното натоварване се използва, когато се оценява издръжливостта на умора при многократна работа. Статичното натоварване е важно, когато модулът може да изпита високи пикови натоварвания, аварийни спирания или удар.
Следователно по-голям размер трябва да бъде избран само след сравняване на неговите действителни динамични и статични оценки с цикъла на натоварване на приложението.
2. Ефект върху аксиалната твърдост
Увеличаването на диаметъра на винта и контактния капацитет на гайката може да подобри аксиалната твърдост, но твърдостта на цялата система също зависи от вала на винта, гайката, опорните лагери, корпуса и монтажната конструкция.
По-голяма гайка, инсталирана в гъвкав корпус, няма автоматично да произведе твърда ос. По същия начин, неправилно подравняване, недостатъчна опора на лагера или слаба скоба на гайка може да ограничи производителността дори когато самата сферична гайка има висока твърдост.
Предварителното натоварване може да намали аксиалната хлабина и да увеличи твърдостта, но също така увеличава въртящия момент на триене и топлината. Избраното предварително натоварване трябва да съответства на необходимата реакция на позициониране, натоварване и работна скорост.
3. Ефект върху ротационната инерция
В система с въртяща се гайка сферичната гайка, опорните лагери и задвижващите компоненти формират част от въртящата се маса. По-големият възел обикновено има по-голяма ротационна инерция.
По-високата инерция може да повлияе на:
- Момент на ускорение и забавяне на двигателя
- Реакция при бързи промени на посоката
- Серво настройка
- Консумация на енергия по време на повтарящи се цикли
- Натоварване за аварийно спиране
Това не означава, че по-голям нът винаги е бавен. Правилно оразмерен двигател все още може да го ускори бързо. Това означава, че допълнителната ротационна инерция трябва да бъде включена при избора на двигател и предавателно отношение.
За оборудване с чести къси ходове и обръщане, инерцията може да е по-важна, отколкото е на ос, която се движи за дълги периоди с почти постоянна скорост.
4. Ефект върху максималната скорост на въртене
Неправилно е да се предположи, че всяка малка въртяща се сферична гайка може да работи по-бързо от всяка голяма. Максимално допустимата скорост зависи от повече от масата.
Важните фактори включват:
- Номинален диаметър и скорост на въртене
- Дизайн на циркулация на топката
- Скорост на топката в системата за връщане
- Опорни лагери с въртяща се гайка
- Тип смазка и начин на доставка
- Триене на уплътнението
- Баланс на въртящия се възел
- Предварително натоварване и работна температура
По-големият диаметър увеличава повърхностната скорост на въртящите се компоненти при същите обороти в минута. Това може също така да повиши изискванията за балансиране и смазване. Независимо от това, разрешената скорост трябва да се вземе от спецификациите на действителния монтаж на гайка, а не да се оцени от външните му размери.
5. Ефект върху линейната скорост
Линейната скорост се определя главно от скоростта на въртене на гайката и хода на винта:
Линейна скорост = скорост на въртене × преднина
Например, две въртящи се сферични гайки с различни диаметри ще произведат една и съща теоретична линейна скорост, ако работят при еднакви обороти в минута и използват един и същи проводник.
По-голямата гайка не произвежда автоматично по-висока или по-ниска линейна скорост. Резултатът зависи от наличния повод, допустимата скорост на гайката и възможностите на задвижващата система.
6. Ефект върху въртящия момент
Въртящият момент, необходим за задвижване на въртяща се сферична гайка, се влияе от аксиалното натоварване, хода на винта, ефективността на трансмисията, предварителното натоварване, устойчивостта на уплътнение и ускорението на въртящите се компоненти.
По-голямата гайка може да изисква допълнителен ускоряващ момент поради по-голямата си инерция. Може също да има по-висока устойчивост на уплътнение и предварително натоварване. От друга страна, изборът на по-голям размер може да осигури товароносимостта и твърдостта, необходими за приложението.
Моторът трябва да се провери и за двете:
- Непрекъснат въртящ момент по време на нормално движение
- Пиков въртящ момент по време на ускорение, забавяне и обръщане
Изборът на двигател, базиран само на постоянен въртящ момент, може да доведе до недостатъчно ускорение.
7. Ефект върху генерирането на топлина
Топлината не се определя само от размера на ядката. Той се влияе от скоростта на въртене, предварителното натоварване, смазването, уплътненията, подравняването и работния цикъл.
По-голям въртящ се възел може да генерира повече загуби на лагери и уплътнения, докато по-малка гайка, работеща близо до максималната си скорост, също може да претърпи значително повишаване на температурата.
Прекомерната температура може да промени предварителното натоварване, вискозитета на лубриканта и термичното разширение в сглобката. За непрекъсната или високоскоростна работа, очакваното повишаване на температурата трябва да се оцени при действително натоварване и условия на смазване.
8. Размерът не определя пряко точността
Една от най-важните корекции на оригиналния артикул е, че по-малка сферична гайка не е автоматично по-точна или по-ниска в луфт.
Ефективността на позициониране зависи основно от:
- Точност на оловото на сферичния винт
- Аксиална хлабина или предварително натоварване
- Производствена последователност
- Коравина на носещата опора
- Жилищна концентричност
- Топлинно разширение
- Подравняване на инсталацията
- Серво обратна връзка и управление
По-голям прецизно шлифован, предварително натоварен възел може да осигури по-добра производителност при позициониране от по-малък валцуван сферичен винт с аксиална хлабина. Следователно размерът и точността трябва да бъдат посочени отделно.
9. Ефект върху инсталационното пространство
По-голямата въртяща се сферична гайка се нуждае от нещо повече от допълнително пространство около тялото на гайката. Машината трябва също така да побира:
- Опорни лагери с въртяща се гайка
- Корпус на лагера
- Интерфейс с макара, зъбно колело или директно задвижване
- Просвет и място за опъване на колана
- Вход за смазване
- Уплътнения и защитни капаци
- Достъп за монтаж и поддръжка
Една компактна гайка може да помогне за намаляване на цялостната инсталационна обвивка, но изборът на размер, който е твърде малък, може да доведе до недостатъчна товароносимост, твърдост или живот на лагера.
Примери за различни размери сферични гайки
Обозначението на сферична гайка 1605 обикновено се отнася до 16 mm номинален диаметър на винта и 5 mm повод.
Обозначението на сферичната гайка 1204 обикновено се отнася до 12 mm номинален диаметър на винта и 4 mm повод.
Изображенията показват различни размери на сферичните гайки, но номиналното обозначение на модела само по себе си не потвърждава, че гайката се доставя като цялостен комплект с въртяща се гайка. Корпусът на лагера, интерфейсът на задвижването и разрешената скорост на въртене трябва да се прегледат отделно.
Сравнение на размера на въртящата се сферична гайка
| Фактор на ефективност | Ефект на увеличаване на размера | Какво все още трябва да се провери |
|---|---|---|
| Товароносимост | Често се увеличава | Действителни оценки на Ca и Coa, вериги и дизайн на пътеки |
| Аксиална твърдост | Може да се увеличи | Предварително натоварване, твърдост на вала, лагери и корпус |
| Ротационна инерция | Като цяло се увеличава | Пълен въртящ се монтаж и въртящ момент на ускоряване на двигателя |
| Максимална скорост | Не може да се определи само по размер | Разрешени обороти, циркулационен дизайн, лагери и смазване |
| точност | Няма пряка връзка | Оловна точност, предварително натоварване, подравняване и термична грешка |
| Място за монтаж | Увеличава се | Корпус, шайба, лагери и хлабина за поддръжка |
| цена | Може да се увеличи | Точност, предварително натоварване, сложност на обработка и монтаж |
Как да изберете подходящия размер
Преди да изберете размер на въртяща се сферична гайка, предоставете следната информация за приложението:
- Необходим ход и обща дължина на винта
- Максимално и средно аксиално натоварване
- Максимална линейна скорост
- Ускоряване и забавяне
- Работен цикъл и ежедневно време на работа
- Необходима точност и повторяемост
- Приемлива аксиална хлабина
- Ориентация на монтажа
- Налични жилища и място за задвижване
- Смазване и условия на околната среда
Най-малката гайка, която отговаря на наличното пространство, не е непременно най-икономичният избор, ако работи твърде близо до ограниченията на натоварването или скоростта. По същия начин, един ненужно голям комплект може да увеличи инерцията, изискванията към двигателя и разходите за монтаж, без да подобри точността.
Заключение
Размерът на въртящата се сферична гайка има значително влияние върху товароносимостта, твърдостта, инерцията, температурата и пространството за монтаж. Неговият ефект върху скоростта, точността и експлоатационния живот е по-малко пряк и трябва да се оцени, като се използват спецификациите на действителната гайка, винтов вал, лагери и корпус.
DLY доставя множествосерия сферични гайкии съвместимисачмено-винтови възли. За проект с въртяща се гайка изпратете необходимото натоварване, ход, скорост, точност и монтажен чертеж, така че пълната конфигурация да може да бъде прегледана.
