Как да се измери твърдостта на сачмено-винтов лагер?

Твърдостта на сферичния винт влияе върху точността на позициониране, стабилността на обработката и реакцията на система за линейно движение при аксиално натоварване. Въпреки това стойността, измерена върху сглобена ос, не се определя само от сферичната гайка. Винтовият вал, опорните лагери, корпусите на лагерите, скобата на гайката и тестовото приспособление могат да допринесат за измереното изместване.

Поради тази причина измерването на аксиалната коравина на сачмен винт изисква повече от прилагане на сила и записване на единична стойност на изместване. Посоката на натоварване, предварителното натоварване, условията на монтаж, температурата и деформацията на оборудването за изпитване също трябва да бъдат контролирани.

Какво представлява аксиалната твърдост на сферичния винт?

Аксиалната коравина описва съпротивлението на сачмен винт на еластично изместване при аксиално натоварване. В рамките на определен диапазон на натоварване, той може да бъде изразен като:

Твърдостта на сферичния винт обикновено се изразява в N/μm или N/mm. По-висока стойност означава, че при същото аксиално натоварване възниква по-малко еластично изместване.

Връзката товар-преместване на контакта топка-жлеб не е идеално линейна. Следователно твърдостта обикновено трябва да се докладва за определен диапазон на натоварване, а не като една универсална стойност. В зависимост от целта на теста, инженерите могат да използват или:

• Секуща твърдост:промяната на натоварването, разделена на общата промяна на изместването за определен интервал.
• Тангентна коравина:локалният наклон на кривата товар-преместване при конкретно работно натоварване.

Компоненти, които влияят на измерената твърдост

Когато се тества цяла сферично-винтова ос, измереният резултат представлява комбинираната коравина на няколко компонента:

• Гайката на сферичния винт и контактите между топка и канал
• Аксиално разширение или компресия на винтовия вал
• Устройството на лагерите с фиксирана страна и опорна страна
• Корпусът на гайката и монтажната скоба
• Корпусът на лагера и конструкцията на машината
• Тестовото приспособление, динамометричната клетка и устройството за монтиране на сензора

Тези елементи се държат приблизително като пружини, свързани последователно. Комбинираната аксиална коравина може да бъде представена чрез:

Това обяснява защо една сглобена ос може да има значително по-ниска твърдост от теоретичната стойност на твърдост, посочена само за сферичната гайка.

Тестване на статично натоварване

Статичното аксиално натоварване е най-директният метод за измерване на твърдостта на сачмен винт. Сферичният винт се монтира в тестово приспособление или в действителното му машинно разположение и се прилага контролирана аксиална сила, докато полученото изместване се записва.

Изисква се оборудване

• Твърда тестова рамка
• Хидравлично, пневматично, винтово или електромеханично товарно устройство
• Калибрирана динамометрична клетка
• LVDT, лазерен сензор за изместване или циферблатен индикатор с висока разделителна способност
• Температурни сензори, когато термичните ефекти могат да повлияят на резултата

Препоръчителна тестова процедура

1. Монтирайте сферичния винт в предвиденото опорно устройство.Запишете дали използва неподвижен–фиксиран, фиксиран–поддържан или фиксиран–свободен монтаж.
2. Подравнете оста на натоварване.Приложената сила трябва да е концентрична спрямо оста на винта, за да се предотврати включването на огъване в отчитането на изместването.
3. Инсталирайте сензора за преместване близо до измервания интерфейс.Измерването на ненужни компоненти на приспособлението ще добави тяхната деформация към резултата.
4. Приложете малко натоварване на седалката.Това спомага за установяване на контактите и намалява грешките, причинени от непълно поставяне или монтажна хлабина.
5. Заредете модула на контролирани стъпки.Запишете силата и изместването на всяка стъпка, без да превишавате определеното работно натоварване или допустимото аксиално натоварване.
6. Разтоварете сглобката на същите стъпки.Сравняването на кривите на натоварване и разтоварване може да разкрие луфт, хистерезис, триене или движение в приспособлението.
7. Повторете теста в обратната аксиална посока.Двупосочните резултати са важни за оценка на предварително натоварване и аксиална хлабина.
8. Изчислете твърдостта в съответния диапазон на натоварване.Избраният диапазон трябва да съответства на действителното работно натоварване на машината.

Как да интерпретираме кривата натоварване-преместване

Предварително натоварен сачмен винт обикновено трябва да произвежда гладка крива натоварване-изместване с относително малко изместване близо до точката на обръщане на натоварването. Видима мъртва зона около нулево натоварване може да показва аксиална хлабина, разхлабени монтажни части или движение между гайката и нейната скоба.

Ако кривите на натоварване и разтоварване не следват същия път, разликата е хистерезис. Възможните причини включват триене на уплътненията, устойчивост на смазка, леко разместване, улягане на контакта или деформация в рамките на монтажната конструкция.

Тъй като твърдостта се променя с натоварването, протоколът от изпитването трябва да включва пълната крива натоварване-преместване, когато е възможно. Най-малкото трябва да посочва:

Измерената твърдост и единица

Диапазонът на натоварване, използван за изчисление

Посоката на натоварване

Модел на сачмен винт и състояние на предварително натоварване

Дължината на винта и позицията на гайката

Устройството на опорния лагер

Температурата на изпитване и състоянието на смазване

Разделяне на твърдостта на сферичния винт от деформацията на приспособлението

Често срещана грешка при измерване е третирането на общото движение на тестовата рамка като деформация на сачмено-винтовата връзка. Дори твърдо изглеждащо приспособление може да се отклони при голямо аксиално натоварване.

Съответствието на приспособлението може да се определи чрез калибриране или чрез тестване на референтен компонент с много по-висока коравина. След това изместването на приспособлението при всяко натоварване може да бъде извадено от общото измерено изместване:

За сглобена машинна ос сензорите могат също да бъдат позиционирани на различни интерфейси, за да идентифицират къде възниква изместване. Например, измерването между вала на винта и корпуса на гайката се фокусира по-близо върху сглобката на гайката, докато движението на масата за измерване спрямо основата на машината включва цялата захранваща структура.

Тестване на динамична твърдост

Статичното изпитване оценява деформацията при бавно прилагани натоварвания. Динамичното тестване се използва, когато вибрациите, резонансът и реакцията на серво са важни. Сглобката може да бъде възбудена с помощта на ударен чук, вибратор или контролиран вход на двигателя, докато се измерва сила, ускорение или изместване.

Модалният анализ може да идентифицира собствените честоти, затихването и формите на режима. Обаче естествената честота сама по себе си не осигурява твърдостта на сферичния винт, освен ако не са известни и ефективната движеща се маса и граничните условия. За опростена система с една степен на свобода:

тук,ме ефективната маса иf_пе естествената честота. Действителните сферично-винтови захранващи системи обикновено имат няколко режима на вибрация, така че динамичните резултати трябва да се интерпретират с помощта на подходящ системен модел.

Аналитична оценка

Коравината на сферичния винт може също да бъде оценена преди физическо изпитване. Изчислението може да включва херцова контактна деформация между топките и каналите, аксиална деформация на винтовия вал, твърдост на опорния лагер и деформация на монтажната конструкция.

Анализът на крайните елементи може да бъде полезен за оценка на сложни корпуси и скоби, но неговата точност зависи от реалистичните условия на контакт, свойствата на материала, предварителното натоварване и граничните условия. Следователно аналитичните стойности трябва да бъдат проверени спрямо данните от теста, когато точността на позициониране е критична.

Фактори, които трябва да се контролират по време на тестване

Предварително натоварване и аксиална хлабина

Предварителното натоварване намалява аксиалната хлабина и увеличава твърдостта на гайката чрез поддържане на контакт между топките и каналите. Прекомерното предварително натоварване обаче увеличава триенето, генерирането на топлина и вътрешното натоварване, което може да съкрати експлоатационния живот. Състоянието на предварително натоварване, използвано по време на изпитването, трябва да съответства на предвиденото работно състояние.

Дължина на винта и позиция на гайката

Винтовият вал се разтяга или компресира при аксиално натоварване. Неговият принос към общото изместване се увеличава с ефективната дължина на вала и намалява с увеличаване на диаметъра на корена. Следователно твърдостта, измерена с гайката близо до единия край на винта, може да се различава от твърдостта, измерена в друга позиция.

Опорни лагери

Типът, разположението и предварителното натоварване на опорните лагери пряко влияят върху твърдостта на системата. Монтирането неподвижно–неподвижно обикновено се държи различно от фиксирано–поддържано или фиксирано–свободно монтиране. Твърдостта на корпуса на лагера и прилягането на края на вала също трябва да се вземат предвид.

Съвпадение на доставките на DLYсачмено-винтови опорни единициза различни краища на вала и монтажни устройства.

температура

Температурните промени могат да променят предварителното натоварване, дължината на винта и закрепването на лагера. Оставете сглобяването и измервателното оборудване да достигнат стабилна температура преди тестването. Температурата също трябва да се записва, когато се сравняват измервания, направени по различно време.

Смазване

Смазването има по-голямо пряко влияние върху триенето, температурата и хистерезиса, отколкото върху основната еластична коравина на стоманените компоненти. За да получите повтарящи се резултати, използвайте посочения лубрикант и поддържайте вида, количеството и разпределението на смазката последователни между тестовете.

Заключение

Най-практичният начин за измерване на аксиалната коравина на сферичния винт е да се приложи контролирано аксиално натоварване и да се запише съответното изместване в двете посоки. Точните резултати изискват внимателно подравняване, калибрирани сензори за натоварване и изместване, ясно дефиниран диапазон на натоварване и компенсация за деформация на приспособлението.

Когато се измерва цялата захранваща ос, резултатът представлява комбинираната твърдост на сферичната гайка, винтовия вал, опорните лагери, скобите и структурата на машината. Тези компоненти трябва да се оценяват отделно, когато измерената твърдост е по-ниска от очакваната.

За избор на сферичен винт, опции за предварително натоварване или изисквания за обработка на края на вала вижте DLYобхват на сферичния винтили ни изпратете вашия диаметър на винта, ход, ход, натоварване и монтажно устройство.

← Назад към блога на DLY