Et kuleskruedatablad kan vise en dynamisk belastning på 629 kgf. Betyr dette at kuleskruen trygt kan løfte en masse på 629 kg? Ikke nødvendigvis.
Kuleskruelastkapasitetkan ikke representeres med én katalogverdi. Dynamisk belastningsgrad brukes til å estimere rullende-utmattingslevetid, mens statisk belastningsvurdering er relatert til permanent deformasjon under toppbelastning. Den faktiske tillatte belastningen må også tilfredsstille grensene for akselknekking, støtte-lager, kritisk-hastighet, motor, bremsing og installasjon.
Installasjonsorientering endrer ikke katalogens dynamiske eller statiske belastningsgrad for kuleskruen. Det endrer den faktiske aksiale kraften som virker på skruen. Dette skillet er spesielt viktig når man sammenligner horisontale og vertikale akser.
Hovedbelastningsvilkår
| Parameter | Betydning | Brukes til | Ikke det samme som |
|---|---|---|---|
| Dynamisk belastningsgrad Ca | Konstant aksial belastning forbundet med en standardisert grunnleggende levetid | Beregning av utmattelse-levetid under gjentatte bevegelser | Maksimal sikker driftsbelastning |
| Statisk belastningsgrad C0a | Aksiallast tilsvarende et definert nivå av permanent kontaktdeformasjon | Topp-belastning og statisk-sikkerhetsbekreftelse | Anbefalt kontinuerlig belastning |
| Faktisk aksiallast F | Kraft overført gjennom skruen under den virkelige maskinsyklusen | Motordimensjonering, levetid, statisk sikkerhet og strukturelle kontroller | Flytter masse av seg selv |
| Ekvivalent dynamisk belastning Fm | Syklus-vektet belastning som brukes når kraften endres under drift | Dynamisk-levetidsberegning | Enkel aritmetisk gjennomsnittsbelastning |
| Tillatt aksiallast | Applikasjonsspesifikk-tillatt kraft etter at alle grenser er kontrollert | Endelig kuleskruevalg | En universell prosentandel av Ca |
Dynamisk belastningsvurdering
Den grunnleggende dynamiske belastningen Caer en referanse for utmattelse-. For en typisk metrisk kuleskruevurdering, representerer den en konstant aksial belastning der en gruppe nominelt identiske kuleskruer når en grunnleggende levetid på en million omdreininger med et definert pålitelighetsnivå.
Det betyr ikke at man opererer kontinuerlig på Caer den anbefalte designtilstanden. Ved den belastningen er den beregnede grunnleggende levetiden kun den standardiserte referanselevetiden. En maskin som krever titalls millioner skrueomdreininger må operere med en lavere ekvivalent dynamisk belastning eller bruke en kuleskrue med høyere karakter.
Dynamisk belastningsgrad brukes derfor i en livsligning. Det er ikke en direkte angivelse av hvor mye masse en maskin kan bære.
Statisk belastningsvurdering
Den grunnleggende statiske belastningen C0aer assosiert med permanent deformasjon ved den mest belastede kontakten mellom kuler og løpebaner. Det er definert gjennom et standardisert deformasjonskriterium snarere enn ved synlig brudd på skruen.
Permanent innrykk kan påvirke glatthet, støy, forhåndsbelastning og posisjoneringsadferd selv om kuleskruen fortsatt kan rotere. Av denne grunn bør den maksimale påførte aksiallasten forbli under den tillatte verdien etter påføring av en passende statisk sikkerhetsfaktor.
C0a= grunnleggende statisk aksiallastvurdering;
Fmaks= maksimal aksial belastning, inkludert støt og nødforhold.
Den nødvendige sikkerhetsfaktoren avhenger av vibrasjon, støt, akselerasjon, installasjonsnøyaktighet og konsekvensene av feil. Den skal komme fra den valgte produsentens veiledning og maskinens designkrav, ikke fra én universell prosentandel.
kg, kgf og kN
Forvirring begynner ofte fordi eldre eller regionale kataloger uttrykker kuleskruevurderinger i kgf i stedet for newton eller kilonewton.
| Enhet | Tiltak | Omdannelse |
|---|---|---|
| kg | Masse | Ikke en styrkeenhet |
| kgf | Makt | 1 kgf=9.80665 N |
| N | Makt | 1 N ≈ 0,10197 kgf |
| kN | Makt | 1 kN=1 000 N ≈ 101,97 kgf |
Under standard gravitasjon produserer en stasjonær 1 kg masse omtrent 1 kgf gravitasjonskraft. Dette betyr ikke at en katalogvurdering på 629 kgf automatisk tillater en maskin å løfte 629 kg. Akselerasjon, prosesskraft, friksjon, sikkerhet, nødvendig levetid og andre strukturelle grenser må fortsatt inkluderes.
Eksempel: Hva betyr 629 kgf?
Anta at en katalog viser følgende verdier for en kuleskrue:
- Dynamisk belastningsgrad Ca= 629 kgf
- Statisk belastningsgrad C0a= 1,270 kgf
Konvertert til SI-kraftenheter:
- 629 kgf ≈ 6,17 kN
- 1 270 kgf ≈ 12,45 kN
Den første verdien brukes i beregningen av utmattelse-levetid. Den andre brukes ved kontroll av maksimal belastning og statisk sikkerhet. Ingen av verdiene i seg selv er en anbefalt løftekapasitet.
Beregn Basic Rating Life
For en kuleskrue som opererer under en konstant ekvivalent aksiallast, kan den grunnleggende levetiden i omdreininger estimeres ved:
Ca= grunnleggende dynamisk aksiallastvurdering;
Fm= ekvivalent dynamisk aksiallast.
Ved å bruke eksempelet Capå 629 kgf viser hvorfor dynamisk vurdering ikke bør behandles som en anbefalt arbeidsbelastning:
| Ekvivalent belastning Fm | Ca / Fm | Beregnet Basic Rating Life |
|---|---|---|
| 200 kgf | 3.145 | Omtrent 31,1 millioner omdreininger |
| 400 kgf | 1.573 | Omtrent 3,89 millioner omdreininger |
| 629 kgf | 1.000 | 1 million omdreininger |
En dobling av arbeidsbelastningen reduserer den beregnede levetiden med en faktor på åtte fordi lasten heves til tredje potens. Nødvendig levetid må derfor etableres før valg av kuleskrue.
Hvis skrueledningen er kjent, kan omdreininger også konverteres til total kjørelengde:
Dette er total akkumulert muttervandring, ikke den fysiske lengden på kuleskruen.
Variable belastninger
Maskinbelastningen er sjelden konstant. Én syklus kan inneholde akselerasjon, konstant-hastighetskjøring, maskinering, retardasjon og returbevegelse. Å bruke et enkelt aritmetisk gjennomsnitt kan undervurdere effekten av de høyeste belastningene.
Når hastigheten er konstant under de enkelte driftssegmentene, kan en ekvivalent dynamisk last estimeres med kubikkmiddelet:
ti= tid brukt i det segmentet.
Hvis skruhastigheten også endres, bør beregningen vektes med antall omdreininger i hvert segment. Spisslast må fortsatt kontrolleres separat mot statiske og strukturelle grenser.
Horisontal aksial belastning
På en horisontal akse bæres vekten av det bevegelige bordet normalt av de lineære føringene. Den virker ikke direkte som en aksial kuleskruebelastning.
Skruen må generere kraften som kreves for å akselerere massen, overvinne friksjon og motstå prosessbelastningen:
En horisontal maskin kan flytte en stor masse med en relativt beskjeden jevn aksialkraft når styrefriksjonen er lav. Imidlertid kan rask akselerasjon eller en stor skjærekraft fortsatt skape en høy kuleskruebelastning.
Vertikal aksial belastning
På en vertikal akse virker tyngdekraften langs bevegelsesretningen. Skruen må støtte den bevegelige massen i tillegg til å produsere akselerasjon og overvinne annen motstand.
For oppadgående akselerasjon er et forenklet kraftforhold:
Under nedadgående akselerasjon eller retardasjon endres størrelsen og retningen. Hele bevegelsessyklusen må derfor evalueres i stedet for kun å bruke den stasjonære vekten.
En kuleskrue er også svært tilbakekjørbar. En vertikal akse krever en brems eller et annet lastholdende-mål og anti-fall. Belastningsgrad alene gjør ikke en vertikal akse trygg under strømtap.
Orientering endrer ikke vurderingen
Den samme kuleskruen beholder samme katalog Caog C0averdier enten de er installert horisontalt eller vertikalt. Det som endres er den faktiske belastningen som påføres i maskinen.
| Punkt | Horisontal akse | Vertikal akse |
|---|---|---|
| Katalog Caog C0a | Uendret | Uendret |
| Effekt av bevegelig masse | Påvirker hovedsakelig akselerasjon og styrefriksjon | Tyngdekraften virker direkte langs skruens akse |
| Tapsrisiko for strøm{{0} | ||
| Endelig valg | Basert på beregnet aksialkraft og driftssyklus | Basert på tyngdekraft, akselerasjon, driftssyklus og sikkerhetssystem |
Andre belastningsgrenser
En kuleskrue kan tilfredsstille dens dynamiske og statiske karakterer, men fortsatt være uegnet for hele aksen. Flere tilleggsgrenser må kontrolleres.
| Begrense | Hva den beskytter mot | Hovedpåvirkningsfaktorer |
|---|---|---|
| Utmattelse-levetid | Rullende-kontakttretthet over gjentatt operasjon | Ca, ekvivalent belastning, omdreininger og smøring |
| Statisk-kontaktgrense | Permanent innrykk av baller og løpebaner | C0a, topplast, sjokk og sikkerhetsfaktor |
| Knekkegrense | Lateral kollaps under aksial trykkbelastning | Skaftrotdiameter, ustøttet lengde og endestøtte |
| Støtte-bæregrense | Lageroverbelastning, aksial forskyvning og varme | Lagerarrangement, forspenning, klassifisering og husets stivhet |
| Kritisk-hastighetsgrense | Akselpisk og rotasjonsustabilitet | Skaftdiameter, lengde, hastighet og støttearrangement |
| Driv- og bremsegrense | Utilstrekkelig skyvekraft, akselerasjon eller lastholding | Motormoment, bly, effektivitet, kobling og bremsekapasitet |
Knekking under kompresjon
En lang skrue under trykkkraft kan spenne seg ved en kraft under mutterens statiske belastning. Knekking avhenger sterkt av skruens rotdiameter, ikke-støttede lengde og ende-støttekonfigurasjon.
Å trekke i skruen i spenning skaper ikke samme knekkmodus. Dette er grunnen til at retningen som skruen overfører belastning i og plasseringen av den faste støtten er viktig i maskiner med lang-takt.
Katalogmutterklassifiseringen kan ikke brukes som tillatt trykkbelastning før akselens kolonne-belastningsgrense også er verifisert.
Sidelast er ikke aksial kapasitet
Kuleskruer er først og fremst beregnet på å overføre aksialtrykk. Mutteren skal ikke brukes som komponenten som styrer det bevegelige bordet eller bærer sidelast.
Radial- eller momentbelastninger kan skyldes dårlig innretting, en ikke-støttet bevegelig plattform, en forskjøvet mutterbrakett eller en skrueakse som ikke er parallell med de lineære føringene. Disse lastene skaper ujevn kulekontakt og kan forkorte levetiden selv når den beregnede aksiale lasten er innenfor katalogens klassifisering.
Det lineære styresystemet skal støtte bordets vekt og momenter, mens kuleskruen leverer aksial drivkraft.
Vanlige tolkningsfeil
- Behandler dynamisk belastning som den maksimale sikre kontinuerlige belastningen.
- Behandler statisk belastning som en anbefalt driftsbelastning.
- Konvertering av kgf direkte til maskinnyttelast uten å beregne akselerasjon og orientering.
- Bruk av én fast prosentandel av Catil hver horisontal eller vertikal akse.
- Bruk av et aritmetisk gjennomsnitt når belastningen endres betydelig i løpet av syklusen.
- Kontroller mutterens vurdering mens du ignorerer akselen som knekker under kompresjon.
- Forutsatt at et design med dobbel-mutter automatisk har større lastekapasitet.
- Ignorerer støtte-begrensninger for lager, motor, brems og montering.
Konklusjon
Kuleskruens belastningskapasitet er ikke én maksimal vektverdi. Dynamisk belastningsgrad Cabrukes til å estimere rullende-tretthetslevetid, mens statisk belastningsgrad C0abrukes til å evaluere permanent kontaktdeformasjon under maksimal belastning.
Horisontal og vertikal installasjon endrer ikke disse katalogvurderingene. De endrer den faktiske aksiale belastningen: en horisontal skrue overvinner hovedsakelig akselerasjon, friksjon og prosesskraft, mens en vertikal skrue også må bære tyngdekraftskomponenten til den bevegelige massen.
Det endelige valget må tilfredsstille nødvendig levetid, statisk sikkerhet, knekking av akselen, støtte-bærekapasitet, kritisk hastighet, motormoment, bremsing og innretting. Den tillatte belastningen bestemmes av den første grensen som nås av hele systemet.
Utforsk DLYkuleskrue produkter, lær hvordan du sjekkerkuleskrue knekklast, eller anmeldelsevertikal kuleskrue lastsikkerhet.
