Опорните лагери със сачмен винт са проектирани да локализират вала на винта, да носят аксиална тяга и да поддържат твърдостта, необходима за точно движение. Въпреки това, внезапен сблъсък, аварийно спиране или бързо обръщане могат да генерират краткотрайно пиково натоварване, много по-високо от това, което изпитва оста по време на нормална работа.
Дори когато непрекъснатото работно натоварване е в рамките на номиналната стойност на лагера, повтарящите се ударни натоварвания могат да повредят каналите на лагера, търкалящите се елементи, задържащите компоненти или интерфейсите на края на вала. Предотвратяването на този тип повреда изисква повече от избор на по-голям лагер: профилът на движение, механичните ограничители, подреждането на опорите и точността на монтажа трябва да се разглеждат заедно.
Какво е ударно натоварване в система със сферичен винт?
Ударното натоварване е сила, която нараства рязко за много кратък период от време. В ос на сферичен винт може да се генерира, когато:
- Движещата се маса достига края на своя ход
- Каретата се сблъсква с препятствие
- Моторът стартира, спира или се движи на заден ход твърде агресивно
- Аварийното спиране забавя тежка движеща се маса
- Вертикална ос губи контрол и пада
- Хлабината или разхлабването позволява на компонентите да се ударят по време на обръщане
- Външно въздействие се предава през конструкцията на машината
Тези събития могат да произведат много по-висока моментна сила от нормалните натоварвания при рязане, позициониране или транспортиране. Получената сила преминава през шейната и сферичната гайка в вала на винта и неговите опорни лагери.
Кои компоненти могат да бъдат повредени?
Фразата "сачмен винтов лагер" понякога се използва свободно, но няколко различни компонента могат да бъдат засегнати от удар.
Опорен лагер с фиксиран край
Фиксираният край обикновено носи аксиално натоварване в двете посоки и установява аксиалната позиция на винта. Често това е опората, която е най-пряко изложена на внезапно натоварване на тягата.
Лагер с плаващ край
Плаващият край основно поддържа винта радиално, като същевременно позволява аксиалното движение, необходимо за термично разширение. Неправилно сглобяване, което заключва този край аксиално, може да доведе до разпределяне на ударни и термични натоварвания по нежелан начин.
Сферична гайка и канали за винтове
Ударът, предаван през гайката, може да създаде високо контактно напрежение между топките и каналите. Силният или многократен удар може да причини трайни вдлъбнатини, умора на повърхността или промени в въртящия момент.
Съединител и край на вала
Внезапното спиране също може да претовари съединителя, контрагайката на лагера, машинно обработената шийка или монтажните болтове. Следователно подмяната само на опорния лагер може да не успее да коригира пълния проблем.
Как ударните натоварвания увреждат опорните лагери
Лагерът може да бъде повреден завинаги, дори ако все още се върти след удар. Най-честите механизми на увреждане включват:
- Вдлъбнатина на пътеката:концентрираното контактно напрежение създава постоянни белези там, където търкалящите елементи контактуват с релсовия път.
- Повреда на търкалящия се елемент:топките могат да получат повърхностни следи, пукнатини или локална деформация след силен удар.
- Промяна на предварително зареждане:деформация или движение в лагерното устройство може да промени първоначалното предварително натоварване.
- Фалшиво греене или фретинг:повтарящите се малки трептения под товар могат да маркират контактните повърхности дори без пълно завъртане.
- Загуба на подравняване:ударът може да измести позицията на опорния корпус, скобата на гайката или съединителя.
- Движение на закопчалката:разхлабените опорни елементи или болтовете на корпуса на гайката позволяват допълнителен удар всеки път, когато посоката се промени.
Типичните симптоми включват нов шум, повишена вибрация, неравномерен въртящ момент, аксиално движение, локализирано нагряване и намалена повторяемост на позиционирането.
1. Изчислете пиковото натоварване, а не само нормалното натоварване
Изборът на опорен лагер не трябва да се основава само на постоянната тяга, необходима за придвижване на машината. Ускорението, забавянето, аварийното спиране и възможните условия на сблъсък също трябва да бъдат прегледани.
Силата, необходима за ускоряване или забавяне на движещата се маса, е свързана с:
F = m × a
къдетоЕе инерционната сила,ме движещата се маса иае ускорението или забавянето.
По-краткото време за спиране води до по-голямо отрицателно ускорение и следователно по-голяма сила. Ако масата удари твърд механичен ограничител, действителният пик може да бъде много по-висок от силата, предвидена от нормалното програмирано забавяне.
Сравнете изчислените работни и пикови натоварвания с допустимите натоварвания на цялата система, включително:
- Сферичен винт и сферична гайка
- Опорен лагер с фиксиран край
- Поддръжка на плаващ край
- Съединител
- Скоба за гайка и опорни корпуси
- Монтажни болтове и структура на машината
Използвайте допустимите данни за статично и динамично натоварване на производителя заедно с подходящ коефициент на безопасност за действителните работни условия.
2. Използвайте профил на контролирано движение
Агресивното ускорение не винаги води до незабавен сблъсък, но може да създаде повтарящи се пикови сили по време на всеки работен цикъл. Системата за управление трябва да избягва ненужни стъпкови промени в скоростта или въртящия момент.
В зависимост от контролера ударът може да бъде намален чрез регулиране:
- Време за ускорение и забавяне
- Настройки за резки или S-образни извивки
- Скорост на заден ход
- Скорост на приближаване към края на пътуването
- Стратегия за забавяне при аварийно спиране
- Ограничения на серво въртящия момент
S-образен профил на движение променя ускорението по-плавно от внезапна команда. Това може да намали пиковата сила, предавана към гайката, лагерите в края на вала и съединителя, особено при оси с голяма движеща се маса.
3. Предотвратете удара на каретката в твърд ограничител
Крайните превключватели и софтуерните ограничения на хода трябва да спират оста, преди каретката да достигне механичния край на хода. Механичният ограничител трябва да действа като крайно защитно устройство, а не като нормален метод за спиране.
Надеждното устройство за защита при пътуване може да включва:
- Програмирани меки граници
- Превключватели за забавяне
- Крайни изключватели в края на движението
- Механични ограничители, разположени извън нормалния работен ход
- Индустриални амортисьори, при които трябва да се управлява енергията на сблъсъка
Ако се използва амортисьор, той трябва да бъде избран според движещата се маса, скоростта на удара, честотата на удара и наличния спирачен ход. Той трябва да действа върху движещата се конструкция на подходящо място - не директно върху сферично-винтовия вал или опорния лагер.
4. Изберете правилната подредба на опорния лагер
Поддържащото устройство определя как се пренасят аксиалните и радиалните сили. Обикновената фиксирана плаваща конструкция използва твърд фиксиран край за локализиране на винта аксиално и плаващ край за поемане на топлинно разширение.
Комплектът лагери с фиксиран край трябва да отговаря на необходимото аксиално натоварване, твърдост, скорост и точност. Простото инсталиране на по-голям сачмен винт не гарантира, че опорният лагер може да издържи на пиковата тяга на приложението.
По време на избора потвърдете:
- Максимално аксиално натоварване в двете посоки
- Пиково натоварване при ускорение и аварийно спиране
- Необходима аксиална твърдост
- Скорост на работа
- Разположение на лагера и предварително натоварване
- Размери и сглобки на края на вала
- Интерфейси на корпуса и контрагайката
DLY предоставясачмено-винтови опорни единицив комбинации с фиксирана и плаваща страна като BK/BF, FK/FF и EK/EF. Подходящата серия и размер трябва да бъдат избрани според изискванията за края на винтовия вал и натоварването на машината.
5. Поддържайте правилно подравняване
Несъответствието не абсорбира удара. Вместо това, той добавя радиална сила и огъване към система, която вече изпитва аксиален удар.
Проверете дали:
- Фиксираните и подвижните крайни опори са правилно позиционирани
- Оста на винта следва движението на водача
- Корпусът на сферичната гайка не е притиснат настрани или вертикално
- Носещите рамена и фиксиращите повърхности са чисти
- Валът на двигателя и винтовият вал са подравнени правилно
- Съединителят не се използва за прикриване на голямо отклонение
След затягане на опорните елементи и корпуса на гайката, преместете оста бавно през целия ход и проверете за промени в съпротивлението при движение.
6. Елиминирайте разхлабването в задвижващата система
Разхлабените компоненти могат да генерират вторичен удар, когато оста промени посоката. Проверете:
- Болтове за закрепване на опорния модул
- Контрагайка на лагера
- Болтове за монтаж на сферична гайка
- Затягащи винтове на съединителя
- Болтове за закрепване на мотора
- Конзола за гайка и каретка
Закопчалките трябва да бъдат затегнати до определения въртящ момент и закрепени по метода, изискван от проекта. Прекомерното затягане не е заместител на правилните напасвания и локализиращи повърхности.
7. Защитете вертикалните оси от неконтролирано спускане
Вертикалната ос изисква допълнително внимание, тъй като гравитацията продължава да действа при загуба на мощност или спирачна сила. Ако масата или товарът падне, сферичният винт и лагерът с неподвижен край могат да получат силен удар в края на движението.
В зависимост от дизайна на машината защитата може да включва моторна спирачка, противотежест, подходяща контролна логика или друго задържащо устройство. Избраният метод трябва да може да контролира действителната движеща се маса както при нормални, така и при неизправни условия.
8. Проверете оста след сблъсък
Не връщайте незабавно оста към работа на пълна скорост след сблъсък или аварийно спиране. Започнете с механична проверка и тест на ниска скорост.
Проверете за:
- Ненормално аксиално движение на фиксирания край
- Промени в работния въртящ момент по протежение на хода
- Нов шум или вибрации
- Отопление на корпуса на лагера
- Движение на конзолата на гайката или опорните елементи
- Деформация или приплъзване на съединителя
- Повреда на винтовия вал или машинно обработени шийки
- Загуба на точност или повторяемост на позициониране
Ако веднага след удара се появи шум или съпротивление, продължаването на работата може да влоши повредата. Опорният лагер, сачмено-винтовият механизъм и свързаните монтажни интерфейси трябва да бъдат проверени преди нормалното производство да бъде подновено.
Смазването помага за намаляване на износването, но не може да абсорбира сблъсък
Правилното смазване е необходимо за експлоатационния живот на лагерите и сачмено-винтовите канали. Въпреки това смазката не трябва да се третира като устройство за защита от удар. Не може да предотврати трайно вдлъбнатина, причинена от пиково натоварване, което надвишава допустимия капацитет на компонента.
Следователно смазването, уплътняването и чистотата трябва да се поддържат като част от нормалната работа, докато предотвратяването на удари трябва да бъде разгледано чрез изчисляване на натоварването, контрол на движението, защита при движение и механичен дизайн.
Заключение
Защитата на опорните лагери на сачмен винт от удар започва с контролиране на това откъде идва ударната сила. Подходящият избор на лагери е важен, но той трябва да се комбинира с контролирано ускорение, надеждни ограничения на хода, правилно избрани амортисьори, правилно подравняване и сигурен монтаж.
За нов монтаж осигурете модела на сачмен винт, диаметър на вала, ход, ход, движеща се маса, максимална скорост, ускорение, ориентация на монтаж и чертеж на края на вала. Тези подробности помагат да се определи далисферичен винти неговото поддържащо устройство са подходящи за очакваните пикови натоварвания.
