За да избегнете достигането на критичната скорост на сачмен винт, първо изчислете скоростта на въртене, изисквана от целевата линейна скорост. След това го сравнете с критичната скорост на винтовия вал, допустимата скорост въз основа на DN на сферичната гайка и ограниченията на опорните лагери, съединителя и двигателя.
Допустимата работна скорост се определя от най-ниската от тези граници. За дълъг въртящ се винт критичната скорост на вала често е контролиращ фактор, тъй като тя намалява бързо с увеличаване на дължината на неподдържания винт.
Какво представлява критичната скорост на сферичния винт?
Критичната скорост е скоростта на въртене, при която въртящият се винтов вал се доближава до една от естествените си честоти на огъване. При или близо до тази скорост валът може да резонира и да развие силна странична вибрация, обикновено описвана като винтов удар.
Възможните последствия включват:
- Бързо увеличаващи се вибрации и шум;
- Грешки при нестабилно позициониране и повърхностно покритие;
- Допълнително натоварване върху сферичната гайка и опорните лагери;
- Повреда на съединител, уплътнение или лагер;
- Постоянно огъване или механична повреда в тежки случаи.
Критичната скорост не е един фиксиран оборот в минута за всички сферични винтове. Той се променя в зависимост от диаметъра на корена на винта, неподдържаната дължина, състоянието на крайната опора, изправеността, подравняването на монтажа и въртящата се маса.
Неподдържаната дължина на винта и твърдостта на крайната опора оказват силно влияние върху критичната скорост на въртящ се сферичен винт.
Критичната скорост не е единственото ограничение на скоростта
Винтът може да остане под критичната скорост на вала си, но все още да надвишава допустимата скорост на системата за циркулация на топката. Пълният избор следователно трябва да сравни няколко граници.
| Ограничение на скоростта | Какво защитава | Основни входове |
|---|---|---|
| Критична скорост на винтовия вал | Предотвратява резонанса на вала и страничния удар | Диаметър на корена, дължина без опора и разположение на крайните опори |
| Допустима скорост въз основа на DN | Предпазва системата за циркулация на топката и гайката от прекомерна скорост на топката | Диаметър на кръга на топката, структура на гайката и скорост на въртене |
| Скорост на опора-лагер | Предотвратява прекомерната температура на лагера и преждевременната повреда на лагера | Тип лагер, предварително натоварване, смазване и структура на опорния възел |
| Ограничение на двигателя и съединителя | Поддържа стабилно задвижване и управление | Скорост на двигателя, мощност на съединителя, инерция и ускорение |
Стъпка 1: Преобразувайте линейната скорост в скорост на въртене на винта
Необходимата скорост на шнека се изчислява от целевата линейна скорост и изпреварване на сферичния винт:
n = v × 1000 / p
n = скорост на шнека в rpm
v = линейна скорост в m/min
p = ход на сферичния винт в mm/оборот
Например, ос, изискваща линейна скорост от 20 m/min, ще се нуждае от:
| Сачмен винт | Целева линейна скорост | Необходима скорост на шнека |
|---|---|---|
| 5 мм | 20 м/мин | 4000 оборота в минута |
| 10 мм | 20 м/мин | 2000 оборота в минута |
| 20 мм | 20 м/мин | 1000 оборота в минута |
Този пример показва защо по-голямото изпреварване може да помогне на високоскоростна ос да остане под лимита си на въртене. Това не доказва, че кабелът от 20 mm е автоматично подходящ: въртящият момент, товароносимостта, разделителната способност на позициониране, скоростта на циркулация на гайката и ускорението все още трябва да бъдат проверени.
Стъпка 2: Потвърдете Неподдържаната дължина на винта
Критичната скорост е силно чувствителна към неподдържаната дължина между ефективните опорни точки на лагера. Връзката е приблизително:
Критична скорост ∝ диаметър на корена ÷ неподдържана дължина2
Тъй като членът на дължината е на квадрат, увеличаването на неподдържаната дължина може да намали критичната скорост много по-сериозно от очакваното. Използвайте разстоянието между ефективните опорни точки на лагера, а не само зададения ход на машината или общата дължина на рязане на винта.
Също така включва:
- Винтовите секции между хода на гайката и опорните лагери;
- Дължината на обработените краища на валовете, които влияят върху положението на лагера;
- Всеки надвиснал участък отвъд лагера;
- Реалното местоположение и твърдостта на неподвижните и плаващите опори.
Стъпка 3: Използвайте правилния диаметър на корена
Изчисленията на критична скорост обикновено използват корена на винта или малкия диаметър, а не номиналния външен диаметър, отпечатан в номера на модела. Например, номинален 25 mm сферичен винт има по-малък диаметър на корена след формирането на сферичния канал.
Използването на номиналния диаметър вместо действителния изчислен диаметър ще надцени твърдостта на вала и критичната скорост. Получете диаметъра на корена от техническите данни на производителя или потвърдения чертеж на винта.
Увеличаването на диаметъра на винта обикновено увеличава твърдостта на огъване и критичната скорост, но също така увеличава инерцията на въртене, търсенето на двигателя, размера на опорната единица и цената. Следователно изборът на диаметър трябва да се провери заедно с ускорението и мощността на двигателя.
Стъпка 4: Проверете разположението на крайната опора
Критичната скорост зависи от това как винтовият вал е ограничен в двата края. По-твърдото поддържащо устройство обикновено осигурява по-висока критична скорост от винт с един слабо поддържан или свободен край.
| Състояние на поддръжка | Възможност за относителна критична скорост | Практическа бележка |
|---|---|---|
| Фиксиран–безплатен | Най-нисък | Като цяло неподходящ за дълъг, високоскоростен въртящ се винт |
| Поддържан–поддържан | По-високо от фиксирано – безплатно | Действителната производителност зависи от хлабината на лагера и твърдостта на корпуса |
| Фиксиран–поддържан | Обща практическа подредба | Фиксирана аксиална позиция на страничните контроли; плаващата страна поддържа противоположния край |
| Фиксиран–фиксиран | Най-високо сред общите крайни условия | Изисква внимателно подравняване и дизайн с термично разширение |
Само етикетите за поддръжка не са достатъчни. Разхлабени лагери, неправилно затягане на контрагайката, гъвкави корпуси или лоши монтажни повърхности могат да накарат инсталацията да се държи по-малко твърдо от теоретичното поддържащо устройство.
DLY консумативиBK/BF, FK/FF и EK/EF сачмено-винтова опоракоито могат да бъдат съпоставени според диаметъра на винта, обработката на края на вала и разположението на монтажа.
Изчисленията на критичната скорост трябва да използват ефективното разстояние между действителните опорни точки на лагера.
Стъпка 5: Приложете правилната граница на безопасност
Не работете умишлено с теоретичната резонансна скорост. Допустимата работна стойност трябва да включва коефициента на безопасност, определен от производителя на сачмено-винтовия механизъм или от метода на изчисление.
Някои каталожни методи за изчисление вече умножават теоретичната критична скорост по коефициент на безопасност като 0,8. Проверете дефиницията, преди да приложите допълнителен коефициент, в противен случай границата на безопасност може случайно да бъде преброена два пъти.
Окончателната настройка на скоростта също трябва да вземе предвид:
- Допустими отклонения при производство и монтаж;
- Изправеност и баланс на винта;
- Състояние на съединителя и лагера;
- Ускоряване, забавяне и преходно превишаване на скоростта;
- Промени в конструкцията на машината при продължителна експлоатация.
Практически начини за увеличаване на безопасната линейна скорост
| Промяна на дизайна | Защо помага | Компромис за проверка |
|---|---|---|
| Използвайте винт с по-голям диаметър | Увеличава твърдостта на огъване на вала и критичната скорост | По-висока инерция, двигателно търсене, размер и цена |
| Намалете неподдържаната дължина | Силно увеличава критичната скорост, тъй като дължината е член на квадрат | Ход, позиция на лагера и хлабина на гайката |
| Използвайте по-голям повод | Осигурява същата линейна скорост при по-ниски обороти на винта | Задвижващ въртящ момент, разделителна способност, тип гайка и DN ограничение |
| Подобрете твърдостта на опората | Повишава ефективния коефициент на крайна фиксираност | Предварително натоварване, центровка и термично разширение на лагера |
| Ограничете скоростта на двигателя в контролера | Предотвратява стационарно и командно превишаване на скоростта | Действително време на цикъла на процеса |
| Използвайте устройство с въртящи се гайки | Поддържа дългия винтов вал неподвижен и избягва въртящия се вал | По-сложна структура на задвижването на гайката, лагера и смазването |
За конвенционални приложения с въртящи се винтове, DLYопции за високоскоростен сачмен винтможе да се прегледа според необходимия диаметър, ход, скорост, ход и структура на гайката. Допустимата скорост на въртене на продукта все пак трябва да се провери за действителния монтаж.
За много дълга ос, където критичната скорост на въртящия се вал се превръща в основно ограничение, aкомплект сферични винтове с въртяща се гайкаможе да се има предвид, тъй като дългият винтов вал остава неподвижен, докато гайката се върти.
Проблеми при инсталиране, които могат да наподобяват вибрации при критична скорост
Не всяка вибрация при висока скорост означава, че изчислената критична скорост е достигната. Подобни симптоми могат да бъдат резултат от:
- Разминаване между двигателя, съединителя, винта и опорните възли;
- Огънат винтов вал или прекомерна грешка в изправеността;
- Разхлабени корпуси на лагери или монтажни болтове;
- Неправилно предварително натоварване на лагера или затягане на контрагайката;
- Небалансиран съединител или въртящ се компонент;
- Повредени компоненти за циркулация на топката;
- Проблем със серво настройка или структурен резонанс на друго място в машината.
Ако се появят вибрации при една повторяема оборота в минута, намалете скоростта и проверете целия комплект, преди да продължите работа. Не преминавайте многократно през силен резонансен диапазон само за да потвърдите шума.
Информация, необходима за проверка на скоростта
За да оцените сачмен винт за критична скорост и работа с висока скорост, подгответе:
- Модел на сачмен винт и номинален диаметър;
- Действителен диаметър на корена или пълен чертеж на винта;
- Олово и брой стартирания на резбата;
- Обща дължина на винта и неподдържана дължина;
- Ефективен ход и необходима линейна скорост;
- Поддържащо устройство с фиксирана и плаваща страна;
- Максимална скорост на двигателя и профил на ускорение;
- Работно натоварване и посока на монтаж;
- Тип сферична гайка и ограничение DN на производителя.
При практически избор само общата дължина на винта не е достатъчна. DLY обикновено се нуждае от ефективния ход, опорните позиции, чертежа на крайната обработка, водещата и целевата скорост, за да провери дали предложената конфигурация на сачмен винт е подходяща.
Заключение
Избягването на критичната скорост на сферичния винт започва с изчисляването на действителните обороти в минута, необходими за целевата линейна скорост. След това тези обороти трябва да останат под допустимата стойност, определена от критичната скорост на вала, ограничението DN, опорните лагери, съединителя и двигателя.
За дълги или високоскоростни оси най-ефективните промени обикновено са увеличаване на диаметъра на винта, намаляване на неопорната дължина, подобряване на крайната опора, увеличаване на преднината или поддържане на винта неподвижен със структура с въртяща се гайка. Окончателният проект също трябва да бъде проверен за товароносимост, твърдост, точност, ускорение и термично разширение.
Нуждаете се от помощ за проверка на критичната скорост на сачмен винт?
Изпратете диаметъра на винта, хода, неподдържаната дължина, разположението на опората, целевата линейна скорост и чертежа на крайната обработка на DLY за потвърждение на спецификацията.
