Листът с данни за сачмен винт може да посочи динамично натоварване от 629 kgf. Означава ли това, че сферичният винт може безопасно да повдигне маса от 629 kg? Не е задължително.
Товароносимост на сферичния винтне може да се представи с една каталожна стойност. Динамичното натоварване се използва за оценка на-издръжливостта на умора при търкаляне, докато статичното натоварване се отнася до постоянна деформация при върхово натоварване. Действителното допустимо натоварване трябва също така да отговаря на ограниченията за изкълчване на вала, опорен-лагер, критична-скорост, двигател, спирачни и монтажни ограничения.
Ориентацията на монтажа не променя каталожната динамична или статична номинална товароносимост на сачмено-винтовия винт. Той променя действителната аксиална сила, действаща върху винта. Това разграничение е особено важно при сравняване на хоризонтални и вертикални оси.
Основни условия за зареждане
| Параметър | Значение | Използва се за | Не е същото като |
|---|---|---|---|
| Степен на динамично натоварване Ca | Постоянно аксиално натоварване, свързано със стандартизиран основен номинален живот | Изчисляване на -живота на умора при многократно движение | Максимално безопасно работно натоварване |
| Степен на статично натоварване C0a | Аксиално натоварване, съответстващо на определено ниво на постоянна контактна деформация | Пиково-натоварване и проверка на-статична безопасност | Препоръчително непрекъснато натоварване |
| Действително аксиално натоварване F | Сила, предавана през винта по време на реалния машинен цикъл | Оразмеряване на двигателя, живот, статична безопасност и структурни проверки | Движеща се маса сама |
| Еквивалентно динамично натоварване Fm | Цикъл{0}}претеглено натоварване, използвано при промяна на силата по време на работа | Динамично-изчисляване на живота | Обикновено средно аритметично натоварване |
| Допустимо аксиално натоварване | Допустима-специфична сила за приложение след проверка на всички граници | Окончателен избор на сачмен винт | Един универсален процент от Ca |
Динамично натоварване
Основната степен на динамично натоварване Caе справка за-живота на умората. За типична метрична номинална стойност на сачмено-винтовата връзка, тя представлява постоянно аксиално натоварване, при което група от номинално идентични сачмено-винтови болтове достига основен номинален живот от един милион оборота с определено ниво на надеждност.
Това не означава, че работи непрекъснато при Caе препоръчителното проектно условие. При това натоварване изчисленият основен номинален живот е само стандартизираният референтен живот. Машина, изискваща десетки милиони обороти на винта, трябва да работи при по-нисък еквивалентен динамичен товар или да използва сферично-винтова винтова връзка с по-висок рейтинг.
Следователно динамичното натоварване се използва в уравнението за живот. Това не е пряко изявление колко маса може да носи една машина.
Статично натоварване
Основната степен на статично натоварване C0aе свързано с трайна деформация при най-силно напрегнатия контакт между сачмите и каналите. Дефинира се чрез стандартизиран критерий за деформация, а не чрез видимо счупване на винта.
Постоянната вдлъбнатина може да повлияе на гладкостта, шума, предварителното натоварване и поведението при позициониране, въпреки че сферичният винт все още може да се върти. Поради тази причина максималното приложено аксиално натоварване трябва да остане под разрешената стойност след прилагане на подходящ статичен коефициент на безопасност.
C0a= основно статично аксиално натоварване;
Fмакс= максимално аксиално натоварване, включително удар и аварийни условия.
Необходимият коефициент на безопасност зависи от вибрациите, удара, ускорението, точността на монтажа и последствията от повреда. Той трябва да идва от указанията на избрания производител и проектните изисквания на машината, а не от един универсален процент.
kg, kgf и kN
Объркването често започва, защото по-старите или регионални каталози изразяват стойностите на сферичните винтове в kgf вместо в нютони или килонютони.
| единица | Мерки | Преобразуване |
|---|---|---|
| кг | маса | Не е силова единица |
| kgf | Сила | 1 kgf=9.80665 N |
| N | Сила | 1 N ≈ 0,10197 kgf |
| kN | Сила | 1 kN=1,000 N ≈ 101,97 kgf |
При стандартна гравитация неподвижна маса от 1 kg произвежда приблизително 1 kgf гравитационна сила. Това не означава, че каталожна оценка от 629 kgf автоматично позволява на машината да вдигне 629 kg. Ускорението, силата на процеса, триенето, безопасността, необходимият живот и други структурни ограничения все още трябва да бъдат включени.
Пример: Какво означава 629 kgf?
Да приемем, че каталогът изброява следните стойности за сферичен винт:
- Степен на динамично натоварване Ca= 629 kgf
- Степен на статично натоварване C0a= 1,270 kgf
Преобразувано в SI единици за сила:
- 629 kgf ≈ 6,17 kN
- 1270 kgf ≈ 12,45 kN
Първата стойност се използва при изчисляването на -живота на умора. Вторият се използва при проверка на максимално натоварване и статична безопасност. Нито една стойност сама по себе си не е препоръчителна товароподемност.
Изчислете основния живот на рейтинга
За сачмен винт, работещ при постоянно еквивалентно аксиално натоварване, основният номинален живот в обороти може да се оцени чрез:
Ca= номинално номинално динамично аксиално натоварване;
Fm= еквивалентно динамично аксиално натоварване.
Използвайки примера Caот 629 kgf показва защо динамичният рейтинг не трябва да се третира като препоръчително работно натоварване:
| Еквивалентен товар Fm | Ca / Fm | Изчислен живот на основния рейтинг |
|---|---|---|
| 200 kgf | 3.145 | Приблизително 31,1 милиона оборота |
| 400 kgf | 1.573 | Приблизително 3,89 милиона оборота |
| 629 kgf | 1.000 | 1 милион оборота |
Удвояването на работния товар намалява изчисления живот с коефициент осем, тъй като товарът се повишава на трета степен. Поради това трябва да се установи необходимият живот, преди да се избере сачмен винт.
Ако ходът на винта е известен, оборотите също могат да бъдат преобразувани в общо изминато разстояние:
Това е общият натрупан ход на гайката, а не физическата дължина на сферичния винт.
Променливи натоварвания
Натоварванията на машината рядко са постоянни. Един цикъл може да съдържа ускорение, движение с постоянна-скорост, механична обработка, забавяне и връщане. Използването на проста аритметична средна стойност може да подцени ефекта от най-високите натоварвания.
Когато скоростта е постоянна по време на отделните работни сегменти, еквивалентно динамично натоварване може да бъде оценено с кубична средна стойност:
ti= време, прекарано в този сегмент.
Ако скоростта на винта също се променя, изчислението трябва да се претегли с броя на оборотите във всеки сегмент. Пиковото натоварване все още трябва да се проверява отделно спрямо статични и структурни ограничения.
Хоризонтално аксиално натоварване
По хоризонтална ос теглото на подвижната маса обикновено се носи от линейните направляващи. Той не действа директно като натоварване на аксиален сферичен винт.
Винтът трябва да генерира силата, необходима за ускоряване на масата, преодоляване на триенето и устояване на натоварването на процеса:
Една хоризонтална машина може да движи голяма маса с относително скромна постоянна аксиална сила, когато триенето във водача е ниско. Въпреки това, бързото ускорение или голяма сила на рязане все още могат да създадат голямо натоварване на сачмен винт.
Вертикално аксиално натоварване
На вертикална ос гравитацията действа по посока на движението. Винтът трябва да поддържа движещата се маса в допълнение към генерирането на ускорение и преодоляването на друго съпротивление.
За ускорение нагоре опростената връзка на силата е:
По време на ускорение или забавяне надолу величината и посоката се променят. Следователно трябва да се оцени пълният цикъл на движение, вместо да се използва само неподвижното тегло.
Сферично-винтовият винт също може да се задвижва много назад. Вертикалната ос изисква спирачка или друга мярка-за задържане на товара и против-падане. Номиналният товар сам по себе си не прави вертикалната ос безопасна по време на загуба на мощност.
Ориентацията не променя оценката
Същият сферичен винт запазва същия каталог Caи С0aстойности независимо дали са инсталирани хоризонтално или вертикално. Това, което се променя, е действителното натоварване, приложено в машината.
| Елемент | Хоризонтална ос | Вертикална ос |
|---|---|---|
| Каталог Caи С0a | Непроменена | Непроменена |
| Ефект на движеща се маса | Основно засяга ускорението и триенето във водача | Гравитацията действа директно по протежение на оста на винта |
| Риск-от загуба на захранване | Товарът обикновено остава върху направляващата система | Товарът може да се движи назад и да се спуска без спирачка |
| Окончателна селекция | Въз основа на изчислената аксиална сила и работен цикъл | Въз основа на гравитацията, ускорението, работния цикъл и системата за безопасност |
Други ограничения на натоварването
Сферичният винт може да задоволи своите динамични и статични оценки, но все пак да е неподходящ за цялата ос. Няколко допълнителни ограничения трябва да бъдат проверени.
| Лимит | От какво предпазва | Основни влияещи фактори |
|---|---|---|
| Граница на-живот на умора | Умора от-контакт при многократна работа | Ca, еквивалентен товар, обороти и смазване |
| Ограничение за статични-контакти | Постоянно вдлъбнатина на сачми и канали | C0a, пиково натоварване, удар и коефициент на безопасност |
| Граница на изкълчване | Страничен колапс при компресионно аксиално натоварване | Диаметър на корена на вала, неопорна дължина и крайна опора |
| Подкрепете-ограничение на лагера | Претоварване на лагера, аксиално изместване и топлина | Разположение на лагера, предварително натоварване, номинална стойност и твърдост на корпуса |
| Критично-ограничение на скоростта | Камшик на вала и ротационна нестабилност | Диаметър на вала, дължина, скорост и разположение на опорите |
| Ограничение на задвижването и спирачката | Недостатъчна тяга, ускорение или задържане на товара | Въртящ момент на двигателя, преднина, ефективност, съединителен и спирачен капацитет |
Деформиране при натиск
Дълъг винт под силата на натиск може да се огъне при сила под статичното натоварване на гайката му. Деформирането зависи силно от диаметъра на корена на винта, неподдържаната дължина и конфигурацията на крайната опора-.
Издърпването на винта при напрежение не създава същия режим на изкълчване. Ето защо посоката, в която винтът предава натоварването, и местоположението на неподвижната опора имат значение при машини с дълъг-ход.
Номиналната стойност на каталожната гайка не може да се използва като допустимо натоварване на натиск, докато не бъде проверено и ограничението за натоварване-на колоната на вала.
Страничното натоварване не е аксиален капацитет
Сферичните винтове са предназначени предимно за предаване на аксиална тяга. Гайката не трябва да се използва като компонент, който направлява подвижната маса или носи страничен товар.
Радиални или моментни натоварвания могат да възникнат в резултат на лошо подравняване, неподдържана движеща се платформа, скоба с изместена гайка или ос на винт, която не е успоредна на линейните направляващи. Тези натоварвания създават неравномерен контакт на топката и могат да съкратят експлоатационния живот, дори когато изчисленото аксиално натоварване е в рамките на каталожния рейтинг.
Линейната направляваща система трябва да поддържа теглото и моментите на масата, докато сферичният винт осигурява аксиална задвижваща сила.
Често срещани грешки при тълкуването
- Третиране на динамичното натоварване като максимално безопасно продължително натоварване.
- Третиране на статичното натоварване като препоръчително работно натоварване.
- Преобразуване на kgf директно в полезен товар на машината без изчисляване на ускорение и ориентация.
- Прилагане на един фиксиран процент от Caкъм всяка хоризонтална или вертикална ос.
- Използване на средна аритметична стойност, когато натоварването се промени значително по време на цикъла.
- Проверка на рейтинга на гайката, като се игнорира изкривяването на вала при натиск.
- Ако приемем, че конструкцията с двойна{0}}гайка автоматично има по-голяма товароносимост.
- Пренебрегване на опорни{0}}лагери, двигатели, спирачки и ограничения за монтаж.
Заключение
Товароносимостта на сферичния винт не е една максимална стойност на теглото. Степен на динамично натоварване Caсе използва за оценка на-издръжливостта на умора при търкаляне, докато степента на статично натоварване C0aсе използва за оценка на постоянната контактна деформация при максимално натоварване.
Хоризонталната и вертикалната инсталация не променят тези рейтинги в каталога. Те променят действителното аксиално натоварване: хоризонталният винт преодолява главно ускорението, триенето и силата на процеса, докато вертикалният винт трябва да носи и гравитационния компонент на движещата се маса.
Окончателният избор трябва да отговаря на изискванията за живот, статична безопасност, изкълчване на вала, опорна{0}}носеща способност, критична скорост, въртящ момент на двигателя, спиране и центровка. Допустимото натоварване се определя от първата граница, достигната от цялата система.
Разгледайте DLYсачмено-винтови продукти, научете как да проверяватетовар на изкълчване на сачмен винт, или прегледбезопасност при натоварване на вертикален сферичен винт.
