Начален въртящ момент срещу въртящ момент на сферичния винт: Защо са различни?

Началният въртящ момент и въртящият момент на сферичния винт описват различни работни условия. Началният въртящ момент трябва да започне въртене и да ускори оста, докато въртящият момент поддържа системата в движение след стабилизиране на движението.

При правилно сглобена сферично-винтова система началният въртящ момент може да бъде умерено по-висок от постоянния въртящ момент. Въпреки това, голямо увеличение на въртящия момент, силно съпротивление-зависещо от позицията или непрекъснато нарастващ ток на двигателя може да означава неподходящо смазване, прекомерно предварително натоварване, съпротивление на уплътнението, проблеми с опорния-лагер или несъосност при монтажа.

Разбирането откъде идва въртящият момент помага да се разграничи нормалното съпротивление на сферичния винт от развиващ се механичен проблем.

1. Какво представлява началният въртящ момент на сферичния винт?

Началният въртящ момент е въртящият момент, необходим в момента, в който сферичният винт започне да се върти от покой. Нарича се още въртящ момент на откъсване в някои контексти на инженерство и поддръжка.

Стартовият въртящ момент може да включва:

• Въртящ момент, необходим за преместване на външния аксиален товар
• Въртящ момент, необходим за ускоряване на движещата се маса
• Въртящ момент, необходим за ускоряване на сферичния винт, съединителя и ротора на двигателя
• Вътрешно съпротивление от предварително натоварване на сферичния винт
• Устойчивост от гайкови уплътнения и чистачки
• Устойчивост на-лагери и маслени{1}}уплътнения
• Устойчивост на грес преди да започне да циркулира
• Устойчивост на уплътняване на водачи, кабел-верига и машина-

Стартовият въртящ момент не е непременно една фиксирана стойност. Може да се променя в зависимост от температурата, състоянието на смазване, позицията на винта, посоката на движение и колко дълго машината е останала неподвижна.

2. Какво представлява въртящият момент на сферичния винт?

Работният въртящ момент е въртящият момент, необходим след като сферичният винт започне да се движи. Може да се оцени по време на ускорение, движение с постоянна-скорост или забавяне, така че работните условия трябва да бъдат посочени при сравняване на стойности.

За практически анализ въртящият момент при движение може да бъде разделен на две условия:

Работен въртящ момент по време на ускорение

Моторът трябва да продължи да ускорява движещата се маса и въртящите се компоненти. Въртящият момент може да остане близо до началната стойност, докато се достигне целевата скорост.

Стабилен въртящ момент

След като оста достигне постоянна скорост, моментът на ускорение става приблизително нула. Двигателят трябва главно да преодолее външното работно натоварване и механичното съпротивление на сферично-винтовата система.

Ето защо въртящият момент при постоянна работа обикновено е по-нисък от въртящия момент при стартиране или ускоряване.

3. Начален въртящ момент срещу работен въртящ момент

Сравнение	Стартов въртящ момент	Стабилен въртящ момент
Работно състояние	Оста започва да се движи от покой	Оста се движи с приблизително постоянна скорост
Момент на ускорение	Обикновено са включени	Приблизително нула при постоянна скорост
Устойчивост на мазнини	Може да бъде по-висока след продължително спиране или при ниска температура	Може да намалее след преразпределение на лубриканта
Проверка на двигателя	Проверете върховия момент	Проверете непрекъснатия и RMS въртящ момент
Типичен симптом, ако е прекомерен	Пик при стартиране на тока или отказ при движение	Продължителна топлина, висок ток или нестабилна скорост

4. Основни компоненти на въртящия момент на сферичния винт

Общият въртящ момент на двигателя по време на стартиране може да бъде концептуално представен като:

При постоянна скорост уравнението става приблизително:

където:

• T_{натоварване}е въртящият момент, необходим за преодоляване на външното аксиално натоварване.
• T_{линейно ускорение}е въртящият момент, необходим за ускоряване на движещата се маса и полезния товар.
• T_{въртяща се инерция}е въртящият момент, необходим за ускоряване на сферичния винт, съединителя и други въртящи се части.
• T_{плъзнете}включва предварително натоварване на сферичната гайка, уплътнения, смазване и вътрешно съпротивление при търкаляне.
• T_друговключва опорни лагери, направляващи, кабелни вериги и други машинни съпротивления.

Това разграничение е важно, тъй като самият сферичен винт може да представлява само част от измерения въртящ момент на двигателя.

5. Изчисляване на въртящия момент от аксиалното натоварване

Въртящият момент, необходим за преобразуване на въртеливото движение в аксиална сила, може да се оцени, като се използва:

Това изчисление не включва автоматично въртящия момент на предварителното натоварване на гайката, уплътненията, опорните лагери или инерцията на въртене. Тези допълнителни компоненти на въртящия момент трябва да се разглеждат отделно.

Например, приемете, че сачмен винт премества аксиален товар от 1000 N с 10 mm преднина и очаквана ефективност на задвижване от 0,90:

Ако измереният постоянен въртящ момент е 2,10 N·m, допълнителните 0,33 N·m могат да дойдат от съпротивлението на сферичната гайка, опорните лагери, уплътненията и друго съпротивление на машината.

Ако началният въртящ момент достигне 3,00 N·m, разликата може също да включва въртящ момент на ускорение и по-голяма устойчивост на смазка при стартиране. Резултатът трябва да се анализира чрез разделяне на работните условия, вместо да се приеме, че сферичният винт е дефектен.

6. Как предварителният натяг на сферичния винт влияе върху въртящия момент

Предварителното натоварване на сферичния винт премахва или намалява вътрешната аксиална хлабина чрез поддържане на контролиран контакт между топките и каналите. Това подобрява твърдостта и точността на обръщане, но също така увеличава вътрешното съпротивление при търкаляне.

По-високото предварително натоварване обикновено води до:

• Долна аксиална хлабина
• По-голяма твърдост на системата
• По-добра стабилност при обръщане
• По-висок въртящ момент на съпротивление
• По-висок ток на двигателя
• Повече топлина от триене при скорост

Поради това една предварително затегната гайка може да се почувства по-стегната от гайка-тип хлабина дори когато и двата продукта работят правилно.

По-голямото предварително натоварване обаче не винаги е по-добро. Прекомерното предварително натоварване може да причини необичайна топлина, намалена максимална скорост, по-високо изискване на двигателя и по-кратък живот на сферичния винт.

Въртящият момент на предварително натоварване трябва да се оцени, като се използва спецификацията на производителя за действителния диаметър на винта, хода, типа на гайката и нивото на предварително натоварване. Единичен универсален стандарт за-усещане на ръцете не може да бъде приложен към всеки сферичен винт.

7. Устойчивост на уплътнение и чистачка

Уплътненията на гайката на сферичния винт помагат за ограничаване на навлизането на прах и замърсители, като същевременно задържат смазката вътре в гайката. Тъй като уплътнителните устни контактуват или следват плътно повърхността на винта, те допринасят за съпротивление при движение.

Съпротивлението на уплътнението може да стане по-забележимо, когато:

• Уплътненията са нови
• Материалът на уплътнението е относително твърд
• Работната температура е ниска
• Повърхността на винта е суха
• Уплътненията са замърсени или повредени
• Уплътнението не е подходящо за геометрията на винта

Малко, постоянно съпротивление на уплътнението може да е нормално. Съпротивлението, което се променя рязко при едно положение на винта или води до видимо увреждане на уплътнението, изисква проверка.

8. Как смазването променя началния въртящ момент

Смазването намалява контакта с метала и поддържа плавната циркулация на сачмата, но видът, количеството, температурата и състоянието на смазката също влияят върху въртящия момент на съпротивление.

Вискозитет на греста

Грес с висок-вискозитет или висока-консистенция може да създаде повече съпротивление от по-лека смазка, особено по време на стартиране. Смазката трябва да бъде избрана според натоварването, скоростта, температурата и изискванията на производителя на сачмено-винтовия ключ.

Ниска температура

С понижаване на температурата греста става по-устойчива на движение. Сферичен винт, който работи нормално в топъл цех, може да изисква значително по-голям стартов въртящ момент в студена среда.

Прекомерно омазняване

Препълването на гайката може да доведе до разбиване на грес. Топките трябва да избутват излишната грес през циркулационната система, увеличавайки съпротивлението и температурата.

Недостатъчно смазване

Твърде малко смазка може също да увеличи съпротивлението, тъй като търкалящите контакти и уплътненията работят без подходящ смазващ филм. Това може да доведе до шум, повишаване на температурата и прогресивно износване.

Дълги периоди без движение

След дълъг престой смазочният материал вече може да не се разпределя равномерно в работната зона. Стартовият въртящ момент може временно да се промени, докато бавното пълно-движение не го преразпредели.

За подробен избор на смазочни материали и принципи за поддръжка вижтеСмазване на сачмен винт: Масло срещу грес и практики за поддръжка.

9. Защо новият сферичен винт може да се усеща по-стегнат

Нов сачмен винт може да има по-високо или по-забележимо съпротивление от износен възел-тип хлабина, тъй като неговият контакт-към-пистата за търкаляне, предварителното натоварване, уплътненията и смазката са все още в първоначалното си състояние.

Новият сферичен винт може да се усеща равномерно стегнат поради:

• Специфицирано предварително натоварване на гайката
• Нов уплътнителен контакт
• Прясна грес, която още не е раздадена
• Ниска температура по време на проверка
• Опорни лагери, които също са предварително натоварени

Еднаквото съпротивление е различно от свързването. Правилно сглобеният винт трябва да се върти плавно без внезапни стегнати петна, стържене, метално щракане или голяма промяна на въртящия момент по протежение на хода.

Не пускайте умишлено необичайно стегнат сферичен винт с висока скорост, за да го „износите“. Първо потвърдете спецификацията на продукта, смазването и състоянието на монтажа.

10. Несъосност при монтажа и висок въртящ момент

Сферичният винт е проектиран предимно да носи аксиална сила. Не трябва да се принуждава да компенсира офсетов двигател, неправилно подравнени опорни елементи или неправилно позициониран корпус на сферична гайка.

Често срещаните проблеми с подравняването включват:

• Валът на двигателя и сферичният винт не са коаксиални.
• Съединителят е монтиран с прекомерно изместване или ъглова грешка.
• Неподвижните и поддържаните лагерни възли не са подравнени.
• Корпусът на гайката дърпа сферичната гайка настрани.
• Оста на винта не е успоредна на линейните водачи.
• Лежата на лагерите или рамената на вала не съответстват на крайните-размери на опората.
• Монтажните болтове се затягат, преди модулът да може да се-самоподравни.

Несъответствието често създава въртящ момент, който се променя с положението на винта. Например, оста може да се върти лесно близо до единия край, но да стане стегната близо до центъра или срещуположния край.

В тази ситуация увеличаването на мощността на двигателя не премахва механичната причина. Това може да позволи на машината да продължи да се движи, докато ускорява износването на гайката, опорните лагери и съединителя.

11. Опорните лагери също могат да увеличат въртящия момент

Високият въртящ момент не винаги се причинява от сферичната гайка. Фиксираните-крайни опорни модули обикновено използват ъглови-контактни лагери за контролиране на аксиалното движение. Тяхното разположение на лагерите и предварителното натоварване оказват влияние върху съпротивлението при въртене.

Въртящият-момент на опорния лагер може да стане прекомерен поради:

• Прекомерно предварително натоварване на лагера
• Неправилна ориентация на лагера
• Пренатегната контрагайка
• Неподходящо количество грес
• Неправилно поставяне-на седалката на лагера
• Замърсяване или повреда на лагера
• Фиксираните и поддържани краища са принудени да не са подравнени

Ако сачменият винт се върти плавно, преди опорната контрагайка да бъде затегната, но след това стане стегната, опорният{0}}лагерен възел трябва да се провери, преди да смените сферичната гайка.

12. Начален въртящ момент по хоризонтална и вертикална ос

Хоризонтална ос

По хоризонтална ос линейните водачи обикновено носят тежестта на подвижната маса. Началният въртящ момент на сферичния винт се определя главно от ускорението, силата на процеса, направляващото съпротивление и вътрешното съпротивление на системата.

Вертикална ос

По вертикална ос двигателят трябва също да преодолее гравитацията по време на движение нагоре. Следователно началният въртящ момент може да бъде значително по-висок, отколкото на иначе подобна хоризонтална ос.

Вертикалната ос може- да се задвижи назад, когато въртящият момент на двигателя бъде премахнат. Изчисляването на въртящия момент не замества необходимостта от подходяща моторна спирачка, противотежест или механична система-за задържане на натоварването.

13. Как да измерите въртящия момент на съединителния винт

Моментът на съпротивление се измерва най-добре при ясно определени условия. Запишете дали измерването включва само сферичната гайка, опорните лагери, уплътненията, съединителя или цялата ос на машината.

Практическа процедура за проверка е:

1. Направете машината безопасна и премахнете външните сили на процеса.
2. За вертикални оси, механично поддържайте товара, преди да изключите двигателя или спирачката.
3. Разкачете двигателя или съединителя, ако тестът е предназначен да изолира механичния възел.
4. Използвайте подходящ инструмент за измерване на въртящ момент с нисък-обхват в края на винта.
5. Завъртете винта бавно в посока напред и запишете първоначалния пик.
6. Продължете да въртите със стабилна ниска скорост и запишете въртящия момент.
7. Повторете теста в обратна посока.
8. Измерете на няколко позиции по протежение на използваемия ход.
9. Повторете, след като смазката и модулът достигнат стабилна температура.

Измерването трябва да се повтори при същите условия, когато се сравняват различни винтове или се наблюдават промените във времето.

Токът на двигателя може да предостави полезна информация за състоянието, но не е автоматично равен на въртящия момент на сферичния винт. Преобразуването изисква постоянен въртящ момент на двигателя и трябва да отчита състоянието на задвижването, двигателя, съединителя и пълната ос.

14. Как да интерпретираме измерването

Равномерен въртящ момент през целия ход

Постоянното съпротивление може да показва нормално предварително натоварване, съпротивление на уплътнението или устойчивост на смазване. Сравнете стойността със спецификацията на продукта или машината.

Една стегната позиция

Локализираното увеличение на въртящия момент може да показва повреда на вала, замърсяване, дефекти на каналите, локално огъване или изкривяване на монтажа.

Въртящият момент се увеличава към единия край

Това може да показва неправилно подравняване на опорния-блок, изместване-на корпуса на гайката или загуба на паралелност между сферичния винт и линейните водачи.

Въртящият момент е висок и в двете посоки след монтажа на опората

Проверете предварителното-натягане на неподвижния краен лагер, контрагайката, напасването на лагера и подравняването на двете опорни единици.

Стартовият въртящ момент е висок, когато е студен, но намалява след няколко цикъла

Вискозитетът на лубриканта и твърдостта на уплътнението може да допринасят. Уверете се, че греста е подходяща за минималната работна температура.

Работният въртящ момент продължава да се увеличава

Продължаващото увеличение е по-притеснително от кратък пик на стартиране. Спрете и проверете за проблеми със смазването, прекомерно предварително натоварване, разместване, повреда на лагера или необичайна топлина.

15. Нормално съпротивление или проблем?

Наблюдение	Възможна интерпретация
Гладко и равномерно съпротивление	Може да е нормално предварително натоварване, съпротивление на уплътнение или смазка
	Проверете номиналната температура на смазката и количеството грес
Внезапно стягане в същата позиция	Проверете подравняването, замърсяването и състоянието на каналите
Въртящият момент се променя след затягане на корпуса на гайката	Възможно разместване-на корпуса на гайката
Въртящият момент се променя след затягане на опорната контрагайка	Възможен проблем-с предварително натоварване на лагера
Висок въртящ момент при покачване на температурата	Спрете и проверете целия комплект

16. Кой въртящ момент трябва да се използва за избор на двигател?

Изборът на двигател не трябва да използва само начален въртящ момент или само работен въртящ момент. Трябва да се провери пълният цикъл на движение.

• Пиков въртящ момент на двигателятрябва да обхваща стартиране, ускоряване, забавяне и кратки пикови процеси-сила.
• Непрекъснат въртящ моменттрябва да покрива условия на продължително движение и задържане, когато е приложимо.
• RMS въртящ моменттрябва да остане в рамките на топлинната способност на двигателя през целия работен цикъл.
• Наличен въртящ момент при работна скоросттрябва да се провери от кривата на въртящия момент-на скоростта на двигателя.

Добавянето на коефициент на безопасност е полезно, но не трябва да се използва за скриване на неизвестна механична устойчивост. Съпротивлението на сферичния винт, въртящият момент-на опорния лагер, направляващото съпротивление и външните сили трябва да се оценяват или измерват отделно, когато е възможно.

17. Отстраняване на неизправности при прекомерен стартов въртящ момент

Ако началният въртящ момент е по-висок от очаквания, проверете системата в следния ред:

1. Проверете дали оста е хоризонтална или вертикална и дали изчислението на натоварването е правилно.
2. Проверете ускорението, скоростта на двигателя и-настройките на профила на движение.
3. Потвърдете типа сферична гайка и указаното предварително натоварване.
4. Проверете вида, количеството, състоянието и температурния диапазон на смазката.
5. Проверете уплътненията и чистачките за повреда или замърсяване.
6. Завъртете сферичния винт, преди да свържете корпуса на гайката, за да идентифицирате промените в монтажа.
7. Проверете предварителното натоварване-на неподвижния краен лагер и състоянието на контрагайката.
8. Проверете подравняването между двигателя, съединителя и сферичния винт.
9. Проверете паралелността между сферичния винт и линейната направляваща система.
10. Измерете въртящия момент на няколко позиции и в двете посоки.

Смяната на двигателя с по-голям модел не трябва да бъде първата реакция на необясним въртящ момент. Ако механичното съпротивление е необичайно, по-силен двигател може само да забави повредата, като същевременно увеличи напрежението върху съединителя, гайката и опорните лагери.

Заключение

Началният въртящ момент на сферичния винт обикновено е по-висок от постоянния въртящ момент, тъй като двигателят трябва да започне движение, да ускори движещите се и въртящи се компоненти и да преодолее първоначалното съпротивление на предварително натоварване, уплътнения, смазка и опорни лагери.

Разликата трябва да бъде плавна, повторяема и в съответствие с избрания сферичен винт и конструкцията на машината. Голяма вариация на въртящия момент, локализирани тесни места, нарастващ въртящ момент при работа или прекомерна топлина не трябва да се отхвърлят като нормално поведение-на прекъсване.

Надеждната оценка изисква външното натоварване, ускорението, съпротивлението на сферичния винт, съпротивлението на опорния-лагер и пълното подравняване на машината да се разглеждат отделно. Това дава възможност да изберете правилния двигател и да идентифицирате механичните проблеми, преди те да причинят преждевременно износване.

DLY консумативисферични винтовев различни диаметри, изводи, гайкови структури, условия на предварително натоварване и степени на точност. Крайната обработка и съвпадащите поддържащи единици също могат да бъдат потвърдени според оформлението на машината.

За рутинна проверка и грижа вижтеРъководство за поддръжка на навит сферичен винт.

← Назад към блога на DLY