Товароносимост на сачмено-винтовата система SFU1605: Статични и динамични товароносимости

SFU1605 е често използвана спецификация на сачмен винт за CNC оборудване, компактни линейни модули, машини за гравиране и оси за индустриална автоматизация. Обозначението обикновено идентифицира 16 мм номинален диаметър на винта и 5 мм ход, което означава, че гайката изминава 5 мм за всеки пълен оборот на винта.

Само "SFU1605" обаче не определя един фиксиран капацитет на натоварване. Основният номинален динамичен товар и основният номинален статичен товар зависят от структурата на сферичната гайка, броя на натоварените сферични вериги, вътрешната геометрия и производствената спецификация. Например, DLY доставя както конфигурации SFU1605-3, така и SFU1605-4 и техните стойности на статично натоварване са различни.

Номинален товар SFU1605-3 и SFU1605-4

Следните спецификации се основават на текущите данни на DLY за сферични винтове 1605:

kgf означава килограм-сила, а не килограми полезен товар.Един килограм сила се равнява приблизително на 9,80665 нютона. Следователно, статичен рейтинг от 1790 kgf е приблизително 17,55 kN, но това не означава, че машината може безопасно да премести товар от 1790 kg.

Ориентацията на машината, ускорението, силата на рязане, ударът, разположението на опората, изкълчването на винта, точността на монтажа и необходимият експлоатационен живот трябва да бъдат взети предвид преди определяне на допустимата движеща се маса.

Какво означава SFU1605?

Обозначението на модела предоставя основна информация за размерите:

• SFU:Серия от единични сферични гайки с фланец;
• 16:Номинален диаметър на винтовия вал 16 mm;
• 05:Номинален ход от 5 mm на оборот;
• -3 или -4:Конфигурацията на гайката, включително броя на сферичните кръгове, използвани в обозначението на модела на DLY.

Оловото от 5 mm определя линейния ход на оборот. Например, скорост на шнека от 1000 rpm теоретично произвежда линейна скорост от 5000 mm/min, преди да се вземе предвид ускорението и допустимата работна скорост на целия комплект.

Пълният модел трябва да бъде потвърден при поръчка. Замяна1605 сферична гайкасъщо трябва да се провери за размери на фланеца, обща дължина, номер на верига, предварително натоварване или хлабина и съвместимост със съществуващия винтов вал.

Какво е основното статично аксиално натоварване?

Основното статично аксиално натоварване, идентифицирано катосилиВ_0а, е стандартизирана референтна стойност, свързана с определено ниво на постоянна деформация при най-силно натоварения контакт между сачмите и каналите.

Не трябва да се тълкува като препоръчително продължително работно натоварване или абсолютна точка на отказ. Работата близо до статичния рейтинг може да създаде постоянни вдлъбнатини в топките или каналите, особено когато има удар, вибрация, удар или грешка при монтажа.

Постоянната вдлъбнатина на каналите може да доведе до:

• Неравномерно съпротивление при движение;
• Повтарящ се шум при определена позиция на винта;
• По-висок въртящ момент и температура на двигателя;
• Намалена точност на позициониране;
• Ускорено износване и по-кратък експлоатационен живот.

Статичната оценка е особено важна, когато сферичният винт е неподвижен или се движи много бавно при голямо натоварване, или когато системата е изложена на удар и сили на аварийно спиране.

Какво представлява номиналното основно динамично аксиално натоварване?

Основният номинален динамичен аксиален товар, идентифициран катотова, се използва за изчисляване на номиналния живот на умора на сачмен винт, работещ под натоварване. Това не е максималното натоварване, което винтът може да понесе при едно движение.

За сферичните винтове основният номинален живот в обороти може да се оцени, като се използва:

където:

• Л₁₀= основен номинален живот в обороти;
• това= основно динамично аксиално натоварване;
• Е_м= еквивалентно средно аксиално натоварване.

Тъй като коефициентът на натоварване е повишен на трета степен, дори умерено увеличение на еквивалентното работно натоварване може значително да намали изчисления живот на умора.

Тази формула предоставя основна справка при определени условия. Действителният експлоатационен живот може да бъде съкратен от замърсяване, лошо смазване, разместване, прекомерно предварително натоварване, ударно натоварване, температура и вариации в производството или монтажа.

Статичният рейтинг и динамичният рейтинг не са взаимозаменяеми

И двете проверки са необходими. Сферичният винт може да удовлетвори изискванията за статична безопасност, но все пак да има недостатъчен живот на умора. Обратно, той може да има приемлив изчислен динамичен живот, но все още да е уязвим на тежък пиков или ударен товар.

Как да изчислим статичния коефициент на безопасност

Коефициентът на статична безопасност може да се изрази като:

където:

• f_s= статичен коефициент на безопасност;
• с= основно статично аксиално натоварване;
• Е_макс= максимално очаквано аксиално натоварване в приложението.

Максималното аксиално натоварване трябва да включва повече от нормалната сила на движение. В зависимост от приложението може да включва:

• Тегло, действащо върху вертикална ос;
• Сила на ускорение и забавяне;
• Сила на обработка или пресоване;
• Триене от водачи и уплътнения;
• Сила на аварийно спиране;
• Удар, вибрация или неочаквано препятствие.

Необходимият коефициент на безопасност зависи от условията на движение, удара, изискванията за точност и последствията от повреда. Той трябва да бъде избран, като се използват инженерните указания на производителя и нивото на риск на приложението, вместо да се прилага една универсална стойност за всяка машина.

Защо SFU1605-4 има по-висок статичен рейтинг

SFU1605-4 на DLY използва вериги с четири топки, в сравнение с три вериги в SFU1605-3. Допълнително натоварената верига разпределя аксиалното натоварване върху повече контакти между топка и канал.

В резултат на това SFU1605-4 има:

• По-високо основно статично натоварване: 1790 kgf срещу 1240 kgf;
• Малко по-висока степен на динамично натоварване: 780 kgf срещу 765 kgf;
• По-висока посочена твърдост: 20 kgf/μm срещу 17 kgf/μm;
• По-дълго тяло на гайката от версията с три вериги.

SFU1605-4 може да бъде предпочитан, когато се изисква по-висок статичен капацитет и твърдост и машината има достатъчно място за монтаж на по-дългата гайка. SFU1605-3 може да остане подходящ за компактни оси с по-ниски изисквания за натоварване.

По-високият рейтинг не прави автоматично SFU1605-4 правилния избор. Мястото за инсталиране, необходимият ход, дължината на гайката, очакваният живот, точността и цената също трябва да бъдат взети предвид.

Може ли SFU1605 да носи 1790 кг?

Не. Стойността от 1790 kgf, посочена за SFU1605-4, е неговият основен номинален статичен аксиален товар, а не препоръчителен полезен товар от 1790 kg.

За хоризонтална ос сферичният винт обикновено не повдига директно цялата маса на машината. Той основно преодолява силата на ускорение, триенето във водача и външната сила на процеса. За вертикална ос гравитацията действа директно по дължината на винта, така че движещата се маса става основна част от аксиалното натоварване.

Например, две машини с една и съща движеща се маса от 100 kg могат да наложат много различни натоварвания върху сферичния винт:

• Бавно движеща се хоризонтална маса с линейни водачи с ниско триене може да изисква сравнително малка непрекъсната тяга.
• Бързата вертикална ос трябва да устои на гравитацията и да осигури допълнителна тяга за ускорение и забавяне.
• Оста на обработка или пресоване може да изпита външна сила, много по-голяма от силата, причинена само от движеща се маса.

Следователно допустимият полезен товар не може да бъде определен само от Coa.

Други лимити, които трябва да бъдат проверени

Дори когато гайката SFU1605 има достатъчна товароносимост, пълният сферичен винт може да бъде ограничен от други фактори.

Изкривяване на винтов вал

Дълъг, тънък винт при аксиално натоварване на натиск може да се огъне, преди сферичната гайка да достигне статичното си натоварване. Допустимото натоварване на натиск зависи от диаметъра на основата на винта, неопорната дължина и разположението на крайната опора.

Критична скорост

Въртящ се винт може да вибрира или бие, когато достигне критичната си скорост. Ограничението зависи от диаметъра на вала, монтажната дължина и конфигурацията на опората. Следователно дълъг винт SFU1605 може да има по-ниска допустима скорост на въртене от по-къс винт от същия модел.

Опорно-носеща способност

Лагерите с фиксиран край, опорните елементи и контрагайката трябва да издържат на очакваното аксиално натоварване и работна скорост. Изборът на сферична гайка с по-висок рейтинг не увеличава капацитета на подпорно-лагерно устройство с по-малък размер.

Точност и твърдост на винта

Товароносимостта не показва точността на позициониране. Валцова сферична винтова връзка C7 и заземена сферична винтова връзка C5 могат да използват същия номинален диаметър и извод, но да отговарят на различни изисквания за точност.

Смазване и замърсяване

Недостатъчното смазване, стружки, прах и охлаждаща течност могат да намалят действителния експлоатационен живот дори когато изчисленото натоварване е в рамките на номиналния диапазон. Защитата и поддръжката трябва да се планират в съответствие с работната среда.

Как да избирате между SFU1605-3 и SFU1605-4

Използвайте следния процес, вместо да избирате само от най-високата стойност на натоварване:

1. Изчислете максималното аксиално натоварване, включително гравитация, ускорение, сила на процеса и удар.
2. Изчислете еквивалентното средно аксиално натоварване за целия работен цикъл.
3. Проверете статичния коефициент на безопасност с помощта на Coa и максималното аксиално натоварване.
4. Изчислете необходимия живот на умора, като използвате Ca и еквивалентното средно натоварване.
5. Проверете изкълчването на винта за приложения с натиск.
6. Проверете критичната скорост, като използвате дължината на винта и устройството за крайна опора.
7. Уверете се, че дължината на гайката и размерите на фланеца отговарят на структурата на машината.
8. Проверете опорните лагери, съединителя, въртящия момент на двигателя и точността на монтажа.

DLY подробно1605 спецификации на сферичния винтвключват информация за размерите и натоварването за SFU, DFU, SFI, DFI и други конфигурации на гайки 1605. Тези модели не трябва да се третират като имащи идентичен капацитет просто защото споделят 16 mm диаметър и 5 mm кабел.

Каква информация трябва да се предостави за избор?

За да проверите дали SFU1605 е подходящ, предоставете следните подробности:

• Хоризонтален, вертикален или наклонен монтаж;
• Подвижна маса;
• Външна механична обработка, пресоване или работна сила;
• Максимална скорост и скорост на двигателя;
• Време за ускорение и забавяне;
• Ход и обща дължина на винта;
• Необходим експлоатационен живот или експлоатационни цикли;
• Изисквания за точност и хлабина;
• Конфигурация на крайна поддръжка;
• Работна среда и метод на смазване;
• Необходима крайна обработка или съществуващ чертеж.

Тези стойности позволяват номиналното натоварване, живота, устойчивостта на изкълчване, критичната скорост и инсталационните размери да бъдат проверени като една цялостна система.

Заключение

SFU1605-3 на DLY има номинално динамично натоварване от 765 kgf и основно статично натоварване от 1240 kgf. SFU1605-4 има динамичен рейтинг от 780 kgf и статичен рейтинг от 1790 kgf.

Тези стойности са инженерни референтни оценки, а не допустимия полезен товар на машината. Правилният избор също така изисква действителното аксиално натоварване, коефициент на безопасност, желан живот на умора, дължина на винта, работна скорост, подреждане на опорите и посока на монтаж.

SFU1605-4 осигурява по-висок статичен капацитет и твърдост, докато SFU1605-3 предлага по-късо тяло на гайката за приложения с по-ниски изисквания за натоварване. Крайният модел трябва да бъде избран от пълните условия на работа, а не само от диаметър и олово.

← Назад към блога на DLY