Velge enkuleskrue for høy-drifter ikke bare et spørsmål om å velge en modell merket "høy hastighet". Den nødvendige lineære hastigheten må først konverteres til skruens rotasjonshastighet, hvoretter kritisk hastighet, DN-verdi, aksellengde, støttearrangement og termiske forhold må kontrolleres.
En skrue kan ha tilstrekkelig belastningskapasitet, men likevel være uegnet for en rask akse fordi dens rotasjonshastighet nærmer seg akselresonans eller overskrider den tillatte hastigheten til kulesirkulasjonssystemet. Omvendt, en riktig valgthøyhastighets kuleskruekan gi rask reise samtidig som den opprettholder stabil bevegelse, akseptabel temperatur og kontrollert støy.
De følgende kontrollene forklarer hvordan du finner ut om en kuleskrue er egnet for høy-hastighets CNC-akser, pakkemaskineri, automasjonsutstyr, laserbehandlingssystemer og andre hurtig-posisjoneringsapplikasjoner.
Start med lineær hastighet
Maskinspesifikasjoner angir normalt nødvendig lineær kjørehastighet, mens kuleskruegrenser ofte uttrykkes som rotasjonshastighet. Disse verdiene er forbundet med skrueledningen:
v = L × n
| v | Lineær hastighet, normalt uttrykt i mm/min |
| L | Kuleskrueledning i mm/rev |
| n | Skruens rotasjonshastighet i rpm |
For eksempel vil en maskin som krever 30 000 mm/min lineær vandring trenge en 10 mm blyskrue for å rotere med 3 000 o/min. En 20 mm blyskrue ville gi samme lineære hastighet ved 1500 rpm.
| Nødvendig lineær hastighet | Skrueledning | Nødvendig RPM | Innledende observasjon |
|---|---|---|---|
| 30 000 mm/min | 5 mm | 6000 rpm | Høy skruehastighet; grenser krever nøye kontroll |
| 30 000 mm/min | 10 mm | 3000 rpm | Mer praktisk for mange industrielle akser |
| 30 000 mm/min | 20 mm | 1500 rpm | Lavere turtall, men motormoment og posisjoneringsoppløsning må fortsatt kontrolleres |
En større avledning kan redusere turtallet som kreves for rask reise, men det er ikke automatisk det beste valget. Bly påvirker også mateoppløsningen, nødvendig motormoment, akselerasjonsrespons og muligheten for tilbake-kjøring. Hele aksen må derfor evalueres i stedet for å velge bly fra hastigheten alene.
Sjekk Kritisk hastighet
Kuleskruens kritiske hastighet er assosiert med den naturlige frekvensen til den roterende skrueakselen. Når rotasjonshastigheten nærmer seg denne frekvensen, kan akselen begynne å vibrere eller piske. Overdreven vibrasjon kan forårsake støy, ustabil posisjonering, lagerskade og for tidlig svikt.
Kritisk hastighet påvirkes hovedsakelig av skruerotens diameter, ikke-støttet lengde og ende-støttearrangement. En lengre og tynnere aksel har generelt en lavere kritisk hastighet, mens en større rotdiameter og mer stiv støttearrangement kan øke den.
| Støtteordning | Relativ kritisk-hastighetsevne | Typisk bruk |
|---|---|---|
| Fast – fast | Høyest blant vanlige arrangementer | Lengre eller raskere akser som krever høy akselstivhet |
| Fast-støttet | Moderat til høy | Vanlige CNC og industriell automasjonsakser |
| Støttet – støttet | Senke | Applikasjoner med moderat hastighet og belastning |
| Fast – gratis | Laveste | Kort-slag, relativt lav-hastighetsmekanisme |
Tillatt driftshastighet bør være basert på produsentens beregning eller katalogverdi, inkludert anbefalt sikkerhetsmargin. En ofte brukt foreløpig designregel er å holde normal driftshastighet under ca. 80 % av den beregnede kritiske hastigheten, men den endelige grensen må følge dataene for valgt skrue- og støttekonfigurasjon.
Sjekk DN-verdien
Kritisk hastighet gjelder akselresonans. DN-verdien, noen ganger skrevet som Dm-N avhengig av produsentens definisjon, gjelder hastighetsevnen til mutter- og kulesirkulasjonssystemet.
Referansediameteren kan være nominell skruediameter eller kulestigning-sirkeldiameter, avhengig av katalogkonvensjonen. Samme definisjon må derfor benyttes ved sammenligning av beregnet verdi med produsentens tillatte DN-vurdering.
Hvis en 25 mm skrue roterer med 4000 rpm, er dens nominelle -diameter DN-verdi:
Dette resultatet må være under tillatt DN-verdi for valgt kuleskrue. Å øke skruediameteren løser ikke et DN-grenseproblem ved samme turtall fordi DN stiger med diameteren. Hvis den beregnede verdien er for høy, inkluderer mulige tiltak å redusere RPM gjennom en større ledning, velge en mutter med en høyere nominell DN-verdi eller bruke et annet drivarrangement.
Velg leadet nøye
En høy blykuleskrue beveger seg en lengre avstand under hver omdreining, slik at den nødvendige lineære hastigheten kan nås ved lavere skrueomdreininger. Dette kan hjelpe en akse å holde seg under både den kritiske-hastighetsgrensen og den tillatte DN-verdien.
Høyt bly og høy hastighet beskriver imidlertid forskjellige egenskaper. "Høy ledning" refererer til bevegelse per omdreining, mens "høy hastighet" refererer til skrueenhetens evne til å fungere pålitelig ved nødvendig turtall og lineær hastighet. En høy-blyskrue er ikke nødvendigvis egnet for høy-service med mindre sirkulasjonssystem, støttelagre, forspenning og smøring også er vurdert for driftstilstanden.
| Seleksjonsfaktor | Effekten av et større lead | Hva må fortsatt kontrolleres |
|---|---|---|
| Lineær vandring per omdreining | Øker | Nødvendig slag og maksimal aksehastighet |
| RPM for en gitt lineær hastighet | Minker | Kritisk hastighet og DN-verdi |
| Feedoppløsning | Blir grovere for samme motoroppløsning | Enkoderoppløsning og posisjoneringskrav |
| Nødvendig kjøremoment | Kan øke for samme aksiallast | Motormoment, akselerasjon og driftssyklus |
Kontroller forhåndsbelastning og varme
Forspenning kan forbedre aksial stivhet og redusere tilbakeslag, men overdreven forspenning øker intern kontaktkraft, friksjonsmoment og varmeutvikling. Dette blir spesielt viktig under kontinuerlig høy-rotasjon og hyppig akselerasjon eller retardasjon.
En posisjoneringsakse med høy-hastighet krever normalt nok forhåndsbelastning til å møte kravene til stivhet og reversering- uten å skape unødvendig drag. Den passende forspenningen kan ikke velges fra hastighet alene; aksial belastning, posisjoneringsnøyaktighet, akselerasjon og forventet driftstemperatur må også vurderes.
Termisk ekspansjon kan endre posisjoneringsnøyaktighet og lagerforspenning under lange driftssykluser. Presisjonsutstyr kan derfor kreve temperaturovervåking, kontrollert oppvarming-, kompensasjon gjennom kontrollsystemet eller et fast fast støttearrangement med en passende spenningsdesign.
Bekreft ballresirkulering
Ved høy rotasjonshastighet går hver ball gjentatte ganger inn og forlater den belastede løpebanen. Plutselige endringer i ballretningen kan generere støt, vibrasjoner og støy. En sirkulasjonsbane designet for jevn ballovergang er derfor et viktig trekk ved en kuleskrue med høy-hastighet.
Ende-hette, intern-deflektor og ekstern-returstruktur kan alle brukes i kuleskruer, men hastighetsevnen deres er ikke identisk. Strukturen bør ikke bedømmes etter navnet alene. Bekreft tillatt DN-verdi, maksimalt turtall, støyegenskaper og smørekrav for den faktiske mutterkonstruksjonen.
Smøring og tetting
Høy hastighet øker antall rullende kontakter per minutt og kan øke smøremiddeltemperaturen. For lite smøremiddel forårsaker slitasje og varme, mens for mye fett kan øke kjernemotstanden og driftsmomentet.
- Bruk et smøremiddel som er anbefalt for skruhastighet, belastning, temperatur og driftssyklus.
- Påfør den angitte mengden i stedet for å fylle mutteren med for mye fett.
- Still inn ettersmøringsintervaller i henhold til driftstimer og miljøforurensning.
- Bruk tetninger, belg eller deksler der spon, støv eller kjølevæske kan komme inn i løpebanen.
- Vurder et oljesmøringssystem når det kreves av kontinuerlig drift med høy-hastighet.
Den endelige smøremiddeltypen og tilførselsmetoden bør følge kuleskrueprodusentens instruksjoner. Oljetåke eller sirkulerende olje er ikke automatisk nødvendig for hver-påføring med høy hastighet.
Installasjons- og støttelager
Selv en kuleskrue med riktig karakter kan overopphetes eller vibrere hvis skrueakselen, mutterhuset og støttelagrene er feiljustert. Tvunget justering skaper ekstra radiell belastning og ujevn kontakt inne i mutteren.
En høyhastighetsinstallasjon bør inneholde:
- Nøyaktig maskinerte monteringsflater og kontrollert koaksial justering;
- Vinkel-kontaktstøttelager med tilstrekkelig hastighet, stivhet og forspenningsevne;
- En kobling egnet for motorhastigheten og forventet feiljustering;
- Riktig tiltrekking av lagerets låsemutter og mutter-husfester;
- Manuell bevegelse og prøvedrift med lav-hastighet før full-hastighetstesting.
Lange-akser med høy-hastighet
Lange ustøttede aksler er mer sannsynlig å nå sin kritiske hastighet ved relativt lave turtall. Bare å øke ledningen kan redusere rotasjonshastigheten, men denne tilnærmingen må fortsatt tilfredsstille kravene til belastning, stivhet, plassering og motor.
For spesielt lange og raske akser kan designere vurdere å øke akseldiameteren, forbedre støttearrangementet eller bruke en roterende-mutterkonfigurasjon. I et roterende-muttersystem forblir skrueakselen stasjonær mens mutteren roterer, noe som unngår den kritiske-hastighetsbegrensningen forbundet med en lang roterende aksel. Mutterdriften, lagerarrangementet og smøresystemet blir da de viktigste designhensynene.
Sjekkliste for høy-valg
| Inndata | Hvorfor det betyr noe |
|---|---|
| Maksimal og kontinuerlig lineær hastighet | Brukes med bly for å beregne nødvendig RPM |
| Bly | Påvirker turtall, oppløsning, dreiemoment og bevegelse per omdreining |
| Skruediameter og rotdiameter | Påvirker stivhet, kritisk hastighet, knekking og lastekapasitet |
| Ustøttet lengde og total slaglengde | Påvirker sterkt kritisk hastighet og akselavbøyning |
| Støtteordning | Endrer kritisk-hastighetskapasitet og aksial stivhet |
| Maksimal og gjennomsnittlig aksiallast | Nødvendig for belastning, levetid og motorberegninger |
| Akselerasjon og driftssyklus | Påvirke dynamisk belastning, motormoment og temperatur |
| Posisjoneringsnøyaktighet og tilbakeslag | Bestem nøyaktighetsgrad og passende forspenning |
| Driftsmiljø | Bestemmer krav til tetning, beskyttelse og smøring |
Konklusjon
En passende kuleskrue for drift med høy-hastighet må tilfredsstille to separate hastighetsgrenser: den kritiske hastigheten til skrueakselen og den tillatte DN-verdien til kulesirkulasjonssystemet. Den nedre tillatte verdien blir den praktiske-rotasjonshastighetsgrensen.
En større avledning kan redusere RPM-en som kreves for å nå målet for lineær hastighet, mens en stiv støtteordning kan forbedre kritisk-hastighetskapasitet. Endelig valg må også ta hensyn til belastning, forspenning, motormoment, smøring, innretting, driftssyklus og varmeutvikling. For en bredere gjennomgang av tilgjengelige skruestrukturer og spesifikasjoner, sekuleskrue rekkevidde.
FAQ
Hvordan beregner jeg RPM som kreves for en kuleskrue?Referanser
- THK, tillatt rotasjonshastighet for kuleskruer.
- Steinmeyer, DN Verdi i kuleskruevalg.
Trenger du å bekrefte en kuleskrue for en-høyhastighetsakse?
Send nødvendig hastighet, bly, slag, aksiallast, støttearrangement og installasjonstegning til DLY for teknisk bekreftelse.
E-post:export@dlybearing.com
