Номиналният живот на линейния водач е важна референция при избора на водеща релса и блок за CNC машини, оборудване за автоматизация, системи за измерване, опаковъчни машини и други приложения за линейно движение. Той помага на инженерите да преценят колко дълго може да измине линеен направляващ път, преди да се появи лющене от умора на пистата или търкалящите се елементи.
Номиналният живот обаче не е същият като гарантирания експлоатационен живот. Дори водачи от един и същи модел може да показват различни действителни резултати в зависимост от посоката на натоварване, точността на монтажа, смазването, вибрациите, температурата, работната среда и поддръжката. Поради тази причина изчисляването на живота трябва да се използва като референция за избор, а не като единствен стандарт за преценка.
Тази статия обяснява основната формула за номинален живот залинейни направляващи, включително направляващи от сферичен и ролков тип, и показва как коефициентът на твърдост, температурният коефициент, коефициентът на натоварване, степента на динамично натоварване и скоростта на движение влияят върху крайната оценка на експлоатационния живот.
Бързо разбиране:Изчисляването на живота на линейните направляващи се отнася главно за връзката между основния динамичен рейтинг на натоварванеCи реално изчисленото натоварванеP. Когато натоварването стане по-високо, изчисленият живот намалява значително. Ето защо правилната оценка на натоварването е по-важна от простото избиране на по-голям размер на релсата.
Какъв е животът на линейния пътеводител?
По време на работа релсите и търкалящите се елементи на линейни направляващи са многократно подложени на контактно напрежение. След продължителна-работа може да се появи умора на металната повърхност. Когато малки парчета материал се отлепят от пистата или търкалящите се елементи, това обикновено се нарича лющене от умора.
Животът на линейния направляващ път обикновено се изразява като общото изминато разстояние, преди да се появи лющене от умора. При практическите машини действителният експлоатационен живот може също да бъде повлиян от замърсяване, лошо смазване, ударно натоварване, неправилен монтаж, корозия или прекомерно предварително натоварване.
Следователно, когато обсъждаме живота на линейните направляващи, е важно да се прави разлика между тяхизчислен номинален животидействителен експлоатационен живот. Номиналният живот е теоретична справка, базирана на номиналното натоварване и работните условия, докато действителният експлоатационен живот зависи от това как е избран, инсталиран, смазан и използван направляващият път.
Какво е номинален живот?
Номиналният живот обикновено се използва като стандартна референция за сравняване и избор на линейни направляващи. Това означава общото разстояние на пътуване, което 90% от група идентични линейни направляващи могат да достигнат без лющене от умора, когато работят при едни и същи условия.
За линейни направляващи със сачми като търкалящи се елементи, номиналният номинален динамичен товар обикновено се базира на номинален живот от 50 km. За ролков тип линейни направляващи, номиналният номинален динамичен товар обикновено се базира на номинален живот от 100 km. Тази разлика трябва да се има предвид, когато се сравняват сферични и ролкови направляващи.
| Тип пътека | Търкалящ се елемент | Общ референтен живот | Типична характеристика |
|---|---|---|---|
| Линеен направляващ тип топка | Стоманени топчета | 50 км | Гладко движение, по-ниско триене, широко използвано в автоматизацията и CNC оборудването. |
| Ролков тип линеен водач | Цилиндрични ролки | 100 км | По-висока твърдост и по-голяма товароносимост за тежко-натоварени или високо-прецизни системи. |
Основна формула за номинален живот за линейни направляващи
Действащото натоварване оказва силно влияние върху номиналния живот на линейния направляващ път. При основно изчисление животът се оценява чрез сравняване на основната номинална динамична товароносимостCс реално изчисленото натоварванеP.
Линеен направляващ тип топка:
L = (C / P)3× 50 км
Ролков тип линеен водач:
L = (C / P)10/3× 100 км
| Символ | Смисъл | единица | Как да го използвате |
|---|---|---|---|
| L | Номинален живот | км | Изчислено разстояние за изминато разстояние преди референтната точка на лющене при умора. |
| C | Основна динамична товароносимост | N или kN | Обикновено се намира в таблицата със спецификации на линейни направляващи. |
| P | Действително изчислено натоварване | N или kN | Трябва да включва работно натоварване, инерционно натоварване, моментно натоварване и разпределение на натоварването. |
Тъй като съотношението на натоварване е повишено до трета степен за направляващи от сферичен тип, дори малко увеличение на действителното натоварване може да причини голямо намаляване на изчисления живот. Ето защо дизайнерите на машини не трябва да подценяват силата на ускорение, надвисналото натоварване, ударното натоварване или неравномерното разпределение на натоварването между множество блокове.
Модифицирана формула за номинален живот
В реални приложения линейните направляващи не винаги се използват при идеални условия. Температурата, твърдостта на каналите, вибрациите, ударното натоварване, смазването, замърсяването и точността на монтажа могат да променят действителния експлоатационен живот. Поради тази причина често се използва модифицирана формула за номинален живот за по-реалистичен избор.
Променен живот за линейни водачи тип топка:
L = [(fh × ft × C) / (fw × Pc)]3× 50 км
Променен живот за ролкови линейни направляващи:
L = [(fh × ft × C) / (fw × Pc)]10/3× 100 км
В тази формула,fhе факторът на твърдост,ftе температурният фактор,fwе коефициентът на натоварване иPcе изчисленото натоварване. Някои каталожни системи могат също така да вземат предвид фактор за контакт, когато множество блокове се използват в близък контакт. Конкретната формула трябва да отговаря на избраните технически данни на производителя.
Фактор на твърдост fh
Твърдостта на релсовия път пряко влияе върху товароносимостта и живота на умора на линейния направляващ път. Като цяло, повърхността на релсовия път в контакт с търкалящите се елементи трябва да достигне подходяща дълбочина на втвърдяване и ниво на твърдост. Ако твърдостта е по-ниска от необходимия диапазон, допустимото натоварване намалява и изчисленият номинален живот става по-кратък.
За стандартни линейни направляващи, доставяни от DLY, коефициентът на твърдост обикновено се счита за 1,0 при нормални условия. Ако има специален материал, повърхностна обработка или необичайни условия на работа, факторът трябва да бъде потвърден отделно.
| Състояние | Фактор на твърдост fh | Бележка за избор |
|---|---|---|
| Стандартна закалена пътека | Обикновено 1.0 | Използва се за нормално изчисляване на живота на линейни направляващи. |
| По-ниска-от-изискваната твърдост | По-малко от 1,0 | Номиналният товар трябва да се намали преди изчисляването на живота. |
| Специален материал или специална обработка | Потвърдете отделно | Консултирайте се с доставчика, преди да използвате директно данните от каталога. |
Температурен фактор ft
Високата температура може да намали твърдостта и стабилността на размерите на компонентите на линейните направляващи. Може също така да повлияе на уплътненията, крайните капачки, греста, пластмасовите принадлежности и ефективността на смазване. Поради тази причина се препоръчва работната среда на много стандартни линейни направляващи да остане под 100 градуса, освен ако не се потвърди високо-температурна конфигурация.
Когато работната температура е висока, може да се наложи основният номинален динамичен товар и номиналният статичен товар да бъдат коригирани чрез температурния фактор. В приложения като пещи, заваръчно оборудване, сушилни системи или високо{1}}температурни производствени линии обикновените водачи не трябва да се избират само по размер. Материалът, уплътненията, смазването и аксесоарите също трябва да бъдат проверени.
Коефициент на натоварване fw
Натоварването, действащо върху линеен водач, включва не само теглото на движещата се част, но и инерционно натоварване по време на ускорение и забавяне, моментно натоварване, причинено от надвиснали конструкции, вибрации и удар. Тези условия са трудни за перфектно изчисляване, така че често се използва коефициент на натоварване, за да се направи изчислението на живота по-консервативно.
| Състояние на зареждане | Скорост на обслужване | Предложен коефициент на натоварване fw | Типична ситуация на приложение |
|---|---|---|---|
| Без видим удар или вибрации | V По-малко или равно на 15 m/min | 1.0 - 1.2 | Бавно позиционираща ос, измервателно оборудване, леко-натоварване ръчно или ни-скоростна автоматизация. |
| Малко въздействие | 15 m/min < V По-малко или равно на 60 m/min | 1.2 - 1.5 | Обща автоматизация, леко CNC оборудване, системи за опаковане или манипулиране. |
| Средно натоварване или по-висока скорост | 60 m/min < V По-малко или равно на 120 m/min | 1.5 - 2.0 | Често стартиране-стопиране, по-дълъг ход, по-голямо ускорение или умерена вибрация. |
| Удар и вибрации | V > 120 m/min | 2.0 - 3.5 | Високо{0}}скоростно оборудване, голямо натоварване, механичен удар, щамповане или нестабилни работни условия. |
По-високият коефициент на натоварване намалява изчисления живот, но може по-добре да отразява реалните работни условия. За оборудване с чести удари или вибрации, използването на оптимистично нисък коефициент на натоварване може да доведе до направляваща, която изглежда приемлива при изчисление, но се проваля твърде рано при реална употреба.
Динамично натоварване C
Основната динамична товароносимостCе една от най-важните стойности при избора на линейни направляващи. Той представлява стойността на натоварването, използвана за изчисляване на живота при определени тестови и референтни условия. В повечето продуктови каталози всеки размер на релсата и тип блок има своя собствена степен на динамично натоварване.
Например тежък-товарен блок и супер-тежък-товарен блок могат да използват един и същ размер на релсата, но дължината на блока, вътрешното разположение на търкалящия елемент, твърдостта и степента на динамично натоварване могат да бъдат различни. Ето защо изборът само по ширина на релсата, като 15, 20, 25, 30 или 35 мм, не е достатъчен.
Бележка за избор на DLY:Когато избирате линейни направляващи от серия HD, ED, RD или MD, типът блок, размерът на релсата, посоката на натоварване, броят на блоковете, степента на точност, предварителното натоварване и пространството за монтаж трябва да се проверяват заедно. Компактният блок може да спести място, докато по-дълъг или ролков-блок може да осигури по-голяма товароносимост и твърдост.
Изчисляване на експлоатационния живот Lh
Номиналният живот се изразява като изминато разстояние, обикновено в километри. В много проекти инженерите също трябва да оценят експлоатационния живот в часове. Ако е известна еквивалентната скорост, номиналният живот може да се преобразува в експлоатационен живот.
Срок на експлоатация:
Lh = L × 103 / (Ve × 60)
| Символ | Смисъл | единица |
|---|---|---|
| Lh | Срок на експлоатация | час |
| L | Номинален живот | км |
| Ve | Еквивалентна скорост на движение | м/мин |
Ако машината използва възвратно-постъпателно движение с фиксиран ход и фиксиран цикъл, експлоатационният живот може също да бъде оценен чрез дължина на хода и честота на възвратно-постъпателно движение. За неравномерно движение, променлива скорост или много-етапни работни цикли изчислението трябва да се коригира според действителния профил на движение.
Пример за просто изчисление
Следващият пример показва как съотношението на натоварване влияе върху номиналния живот на сферичен тип линеен водач. Това е опростено изчисление за разбиране на формулата. Действителният избор трябва също да вземе предвид моментното натоварване, предварителното натоварване, смазването, вибрациите, точността на монтажа и границата на безопасност.
Да предположим, че линеен направляващ тип топка има:
- Базова динамична товароносимост C=20 kN
- Изчислено натоварване P=5 kN
- Референтен живот на тип топка=50 км
Номиналният живот е:
L = (20 / 5)3 × 50 = 43× 50=3200 км
Ако изчисленото натоварване се увеличи от 5 kN на 10 kN, резултатът се променя значително:
L = (20 / 10)3 × 50 = 23× 50=400 км
В този опростен пример, когато изчисленото натоварване се удвои, номиналният живот намалява от 3200 км на 400 км. Това показва защо правилната оценка на натоварването и правилният избор на размер на релсата са критични при проектирането на линейни направляващи.
Често срещани грешки при изчисляване на живота на линейните направляващи
Формулите за номинален живот са полезни, но неправилните входни стойности могат да доведат до подвеждащи резултати. Следните грешки са често срещани при избора на линейни направляващи:
| Грешка | Защо има значение | По-добра практика |
|---|---|---|
| Само изчисляване на вертикално тегло | Инерционното натоварване и моментното натоварване могат да бъдат много по-високи по време на ускорение и забавяне. | Проверете центъра на тежестта, ускорението, посоката на хода и разпределението на натоварването. |
| Игнориране на надвиснало натоварване | Надвесът създава моментно натоварване и неравномерна сила върху всеки блок. | Използвайте няколко блока или по-голямо разстояние, когато центърът на товара е далеч от направляващата. |
| Използване на твърде малък фактор на натоварване | Вибрациите и ударите могат да съкратят действителния живот на водача. | Изберете по-консервативен fwза високо{0}}скоростно или шоково-оборудване. |
| Сравняване на сферични и ролкови направляващи само по стойност C | Сферичните и ролковите водачи могат да използват различни референтни жизнени бази. | Потвърдете дали оценката е базирана на 50 км или 100 км преди сравнение. |
| Пренебрегване на точността на монтажа | Лошият паралелизъм или плоскост може да създаде допълнително вътрешно натоварване. | Контролирайте точността на монтажната повърхност и подравняването на релсите по време на монтажа. |
Заключение
Изчисляването на номиналния живот на линейните направляващи се основава главно на връзката между основния номинален динамичен товар и действителния изчислен товар. За направляващи от сферичен тип животът обикновено се изчислява с кубично съотношение, докато направляващите от ролков тип използват различен показател и референтна база от 100 km.
При реални машини трябва също да се вземат предвид твърдостта, температурата, вибрациите, ударът, точността на монтажа, смазването, предварителното натоварване и работната среда. Правилното изчисление помага да се стесни обхватът на избор, но окончателният избор на направляващи трябва да се провери заедно със структурата на оборудването и работните условия.
Нуждаете се от помощ при избора на линеен направляващ път?
DLY доставя сферични и ролкови линейни направляващи за CNC машини, системи за автоматизация, опаковъчно оборудване, измервателни инструменти и платформи за движение на тежки-натоварвания. Ако трябва да оцените живота на направляващия или да изберете подходяща серия от релси и блокове, можете да ни изпратите натоварването, хода, скоростта, посоката на монтаж, работната среда и изискването за точност за техническо потвърждение.
Имейл:export@dlybearing.com
