Pallonpalautusjärjestelmät, kuularuuvien valinta ja kuularuuvien voitelu.

Oikean kuularuuvin määrittäminen tiettyyn sovellukseen varmistaa koneen tarkkuuden, toistettavuuden ja käyttöiän ja minimoi samalla kokonaiskustannukset.

Kuularuuvikäyttö muuttaa pyörivän liikkeen lineaariseksi liikkeeksi tai päinvastoin, ja se voi kohdistaa tai kestää suuria työntökuormia – jopa 750 000 lb:n staattista kapasiteettia käyttämällä Ø6 000 tuuman kuularuuvikokoonpanoa – hyötysuhteella tyypillisesti yli 90 %. Palloruuvit auttavat ohjaamaan, tukemaan, paikantamaan ja siirtämään tarkasti komponentteja ja tuotteita useissa automaatiosovelluksessa.

Kuularuuvikäyttö koostuu kuularuuvista ja kuulalaakeroiduista kuulalaakereista. Ruuvin ja mutterin välinen rajapinta on tehty kuulalaakereista, jotka pyörivät vastaavissa muodoissa kuularuuvissa ja kuulamutterissa. Kuularuuviin kohdistuva kuormitus jakautuu suurelle määrälle kuulalaakereita siten, että jokaiseen kuulaan kohdistuu suhteellisen pieni kuormitus. Vierintäelementtien ansiosta kuularuuvikäytön kitkakerroin on erittäin alhainen, mikä vastaa korkeaa mekaanista hyötysuhdetta.

Avainero kuularuuvien ja lyijyruuvien välillä on kierrätyskuulalaakereiden käyttö kuularuuvissa kitkan minimoimiseksi ja tehokkuuden maksimoimiseksi. Kuularuuvit ovat kalliimpia kuin lyijyruuvit, mutta niiden kyky kantaa suuria kuormia, saavuttaa suuria nopeuksia ja tarjota ennustettavan käyttöiän tekee niistä erittäin arvokkaita monissa sovelluksissa.

Palloruuvikäytöt tarjoavat tyypillisesti yli 90 %:n mekaanisen hyötysuhteen, joten niiden kustannuksia kompensoi usein alhaisempi tehon tarve. Kuulalauvien suurempi kantavuus, pidempi käyttöikä ja ennustettava luotettavuus ovat etuja lyijyruuveihin verrattuna.

Toistettavuus ja tarkkuus

Tarkkuus on mitta siitä, kuinka lähellä liikejärjestelmä lähestyy komentokohtaa, ja se määritellään suurimmaksi virheeksi odotetun ja todellisen sijainnin välillä. Toistettavuus määritellään paikannusjärjestelmän kyvyksi palata paikkaan käytön aikana. Kuularuuvikäytöt tarjoavat erinomaisen toistettavuuden (välys riippuu kuulalaakerin halkaisijasta, mutta vaihtelee tyypillisesti välillä 0,005 - 0,015 tuumaa) ja tarkkuuden (±0,004 tuumaa/jalka tarkkuuskuularuuveille ja ±0,0005 tuumaa/ft tarkkuusmerkityille kuularuuveille -plus).

Lyijyn tarkkuus on yleisin kuularuuvin tarkkuuden mitta. Lyijy viittaa siihen, kuinka pitkälle pyörimätön kuulamutteri kulkee yhdellä 360° ruuvin kierrolla. Johdon tarkkuus mitataan sallittuna liikevaihteluna (todellinen sijainti vs. teoreettinen sijainti) per jalka tai 300 mm. Kuulalauveja on saatavana Pression plus- ja kuljetuslaatuina, ja Presion plus -laatu hallitsee tiukasti lyijyvirheiden kertymistä koko matkan aikana.

Välys on vapaa liike mutterin ja ruuvin välillä, ja se voidaan mitata aksiaalisesti ja radiaalisesti. Paras tapa mitata aksiaalinen välys on kiinnittää ruuvi liikkeeltä ja työntää ja vetää aksiaalisesti kuulamutteria samalla, kun mittaat sen liikettä mittakellolla. Välys voidaan mitata myös asettamalla mittakello järjestelmän kuulamutteriin ja ajamalla sitä yhden tuuman eteenpäin ja takaisin alkuperäiseen asentoonsa. Poikkeama nollasta on vastaisku. Toistettavuus on yksinkertaisesti kuularuuvin välyksen määrällinen arvo.

Esikuormittamattomassa kuulamutterissa on sisäisiä välyksiä komponenttien välillä, mikä tarkoittaa, että välys on olemassa. Esikuormitetulla kuulamutterilla ei ole aksiaalista välystä ja se eliminoi välyksen ja lisää sen jälkeen jäykkyyttä. Esijännitys lisää myös ruuvin kääntämiseen tarvittavaa vääntömomenttia, ja se mitataan esijännityksen prosenttiosuudella dynaamiseen kapasiteettiin (kuulamutteri, jonka dynaaminen kapasiteetti on 1500 lb ja esijännitys 10 %, on 150 lb:n sisäinen esijännitys). Tarkkuuskierrepalloruuveja käytetään yleensä ilman esikuormitusta. Palloruuvin esikuormitus parantaa toistettavuutta poistamalla välyksen, mutta ei vaikuta tarkkuuteen.

Esikuormitetut kuulamutterit ovat saatavilla tarkkuusruuveissa ja tietyissä tarkkuusruuvituotteissa. Niiden hinta on korkeampi kuin esikuormittamattomien mutterien monimutkaisuuden, lisäkoneistuksen, kokoonpanon ja tarkastuksen/mittauksen vuoksi. Kuularuuvikokoonpanot voidaan esikuormittaa kaksois- tai yksimutterikokoonpanoilla. Esijännitystä on kolmea päätyyppiä – yksimutterin ylimitoitettu kuula (4 pisteen kosketin), yksimutterin ohitusjohto (2 pisteen kosketin) ja kaksoismutteri (2 pisteen kosketus). Yhden mutterin esikuormitus säilyttää pienimmän pakkauskoon ja säilyttää täyden kuormakapasiteetin. Skip-lyijykuulamutterien kapasiteetti on puolet samankokoisten yksittäisten muttereiden kapasiteetista, koska vain puolet kuulalaakereista on kuormitettu kumpaankin suuntaan. Kaksoismutterin esijännityskokoonpanoilla on sama kantavuus kuin yhdellä mutterilla, koska vain yksi kuulamutteri on kuormitettu kumpaankin suuntaan.

Kuulalauvien valmistukseen on monia menetelmiä, vaikka ne luokitellaan tyypillisesti kahteen luokkaan - tarkkuus ja tarkkuus plus. Tarkkuuskierteisen kuularuuvin rata muodostuu kylmävalssausprosessista. Mutteri on koneistettu vastaamaan ruuvin suorituskykyä. Tämä lähestymistapa tarjoaa kohtuullisen tarkkuuden, luokkaa ±0,004 tuumaa/jalka lyijyn tarkkuudella kuljetustuumasarjan ruuveilla. Tarkkuus-plus-kierrepalloruuvien ruuvi ja mutteri on valmistettu tarkkuushiomalla. Tarkkuus-plus-kierrepalloruuvit tarjoavat paljon paremman tarkkuuden, ±0,0005 tuuman/ft lyijyn tarkkuuden tarkkuus-plus tuuman sarjan ruuveilla. Tarkkuus- ja kierrepalloruuvien hinta on korkeampi kuin tarkkuusruuveilla pidemmän käsittelyajan vuoksi.

Pallonpalautusjärjestelmät

Yleisesti käytetään kolmea erityyppistä pallonpalautusjärjestelmää. Ulkoiset paluuputket, joita käytetään tyypillisesti tuumaruuveissa, ovat kustannustehokkaita ja helppoja asentaa, huoltaa ja korjata. Sisäisiä painikkeiden palautusjärjestelmiä käytetään tyypillisesti matalan johdon ruuveissa. Ne ovat kompakteja, ilman ulkoisia säteittäisiä ulkonemia, jotka vaikeuttavat asennusta, ja ne tarjoavat vähemmän melua ja tärinää kuin ulkoiset palautukset. Sisäisiä painikkeiden palautusjärjestelmiä käytetään usein 4-pistekosketin-, yksimutteri- ja esijännityskokoonpanoissa. Sisäisiä päätykappaleita käytetään tyypillisesti korkeissa ruuveissa. Ne ovat kompakteja, eikä niissä ole ulkoisia säteittäisiä ulkonemia, jotka vaikeuttaisivat asennusta. Niiden melu ja tärinä ovat myös vähäisiä ulkoisiin paluuihin verrattuna.

Palloruuvin valinta

Palloruuvikokoonpano, joka tarjoaa tietyn kuormituskapasiteetin ja käyttöiän tiettyyn sovellukseen, valitaan parhaiten iteratiivisella prosessilla. Suunniteltua kuormaa, järjestelmän suuntaa, liikepituutta, vaadittua käyttöikää ja vaadittua nopeutta käytetään kuularuuvikokoonpanon halkaisijan ja johdon määrittämiseen. Yksittäiset kuularuuvikomponentit valitaan sitten tarkkuus- ja toistettavuusvaatimusten, mittarajoitusten, asennuskokoonpanon, käytettävissä olevien tehovaatimusten ja ympäristöolosuhteiden perusteella.

Aloita määrittämällä sovellukselta vaadittava paikannustarkkuus ja toistettavuus. Tuumaisia ​​kuularuuveja valmistetaan kahta päälaatua – Transport ja Pression plus. Kuljetuslaatuisia kuularuuveja käytetään sovelluksissa, jotka vaativat vain karkeaa liikettä tai joissa käytetään lineaarista palautetta paikannukseen. Precision plus -laatuisia kuularuuveja käytetään, kun tarkka ja toistettava asemointi on kriittistä. Kuljetuslaatuiset ruuvit mahdollistavat suuremman kumulatiivisen vaihtelun ruuvin hyötypituudella. Precision plus grade -ruuvit sisältävät lyijyvirheen kerääntymisen, mikä mahdollistaa tarkan asemoinnin ruuvin koko käyttöpituudella.

Määritä, kuinka kuularuuvikokoonpano asennetaan koneeseen. Päätytukien kokoonpano ja kulkumatka määräävät kuularuuvin kuormituksen ja nopeusrajoitukset.

Kiristetty kuularuuvi kestää kuormia mutterin nimelliskapasiteettiin asti. Kun kyseessä on puristettu kuulamutteri, käytä valmistajalta saatavaa puristuskuormituskaaviota valitaksesi kuularuuvin halkaisija, joka vastaa tai ylittää mitoituskuorman. Kaikki ruuvit, joiden käyrät kulkevat esimerkiksi piirretyn pisteen läpi tai yläpuolella ja oikealla puolella, sopivat seuraavaan esimerkkisovellukseen. Tässä kaaviossa esitetyt sopivat puristuskuormat eivät saa ylittää yksittäisen kuulamutterikokoonpanon arvotaulukossa annettua enimmäisstaattista kuormitusta. Näin ollen 85 tuuman (2159 mm) pituudella, 30 000 lb:n (133 500 N) järjestelmäkuormalla ja yhden pään kiinnitys on kiinteä ja toinen pää tuettu – vähimmäisvalinta on 1 750 x 0,200 tarkkuus plus tuuma palloruuvi kokoonpano.

Laske nopeusvaatimuksen tuottava kuularuuvin johto seuraavan kaavan avulla.

Lead (in.) = TravelRate (in. min.-1)/rpm

Sovelluksen odotettavissa olevan eliniän määrittäminen

Kokoonpanon käyttöikä voidaan laskea käyttämällä kullekin kuulamutterille määritettyä dynaamista kuormitusta. Kaikki pallomutterit, joiden käyrät kulkevat piirretyn pisteen läpi tai ovat sen yläpuolella, sopivat esimerkkiin. Tässä kaaviossa esitetyt sopivat käyttöiän odotukset eivät saa ylittää yksittäisen kuulamutterikokoonpanon luokitustaulukossa annettua suurinta staattista kantavuutta. Tässä esimerkissä toivottu käyttöiän odote (kokonaismatka) on 2 miljoonaa tuumaa (50,8 miljoonaa mm). Tällöin suurin normaali käyttökuorma on 10 000 lb (44 500 N).

Ruuvin kriittisen nopeuden määrittäminen

Kriittinen ruuvin nopeus on tila, jossa kokoonpanon pyörimisnopeus saa aikaan harmonisia värähtelyjä. Kriittinen nopeus riippuu ruuvin juuren halkaisijasta, tukemattomasta pituudesta ja päätytuen konfiguraatiosta. Useimmissa valmistajan kaavioissa kaikki ruuvit, joiden käyrät kulkevat piirretyn pisteen läpi tai yläpuolella ja oikealla puolella, sopivat seuraavaan esimerkkiin. Neljä pään kiinnityspiirustusta esittävät laakereiden kokoonpanot pyörivän akselin tukemiseksi, ja kaavio näyttää näiden olosuhteiden vaikutuksen kriittiseen akselin nopeuteen tukemattoman ruuvin pituudella. Tämän kaavion osoittamat hyväksyttävät nopeudet koskevat valittua ruuvin akselia, eivätkä ne tarkoita kaikkien niihin liittyvien kuulamutterikokoonpanojen saavutettavissa olevia nopeuksia.

Jos kuormitus-, käyttöikä- ja nopeuslaskelmat vahvistavat, että valittu kuularuuvikokoonpano täyttää tai ylittää suunnitteluvaatimukset, siirry seuraavaan vaiheeseen. Jos ei, halkaisijaltaan suuremmat ruuvit lisäävät kantavuutta ja lisäävät nopeusluokitusta. Pienemmät johtimet vähentävät lineaarista nopeutta (olettaen, että moottorin syöttönopeus on vakio), lisäävät moottorin nopeutta (olettaen, että lineaarinen nopeus on vakio) ja pienentävät tarvittavaa syöttömomenttia. Suuremmat johtimet lisäävät lineaarista nopeutta (olettaen, että moottorin tulonopeus on vakio), pienentää syöttömoottorin nopeutta (olettaen, että lineaarinen nopeus on vakio) ja lisää tarvittavaa syöttömomenttia.

Määritä, kuinka kuulamutteri liitetään sovellukseen. Kuulamutterin laippa on tyypillinen tapa kiinnittää kuulamutteri kuormaan. Kierteitetyt kuulamutterit ja sylinterimäiset kuulamutterit ovat vaihtoehtoisia tapoja muodostaa liitäntä.

Esikuormitetut kuulamutterit poistavat järjestelmän välyksen ja lisäävät jäykkyyttä. Pyyhinsarjat suojaavat kokoonpanoa epäpuhtauksilta ja sisältävät voiteluainetta. Laakerituet ja päätytyöstö ovat myös saatavilla useimmille kuularuuveille.

Pallojen ruuveja on käsiteltävä huolellisesti ennen asianmukaista asennusta. Kuulalaakereihin kohdistuvat iskut voivat vaurioittaa laakerikenkoja brineloitumisen tai halkeilun vuoksi. Suuret kuormat tai ruuvin taipuminen voivat johtaa taipumiseen. On tärkeää pitää kokoonpano pakattuna ja voideltuna ja varastoida puhtaassa, kuivassa paikassa, koska roskat ja saasteet voivat tukkia kierrätysradat ja korkea kosteus tai sade voivat aiheuttaa korroosiota.

Järjestelmän asennus on toinen tärkeä näkökohta. Kuulamutteria tulee kuormittaa vain aksiaalisesti, koska kaikki säteittäinen kuormitus heikentää merkittävästi kokoonpanon suorituskykyä. Kokoonpanon tulee myös olla oikein kohdistettu käyttöjärjestelmän, laakeritukien ja kuorman kanssa optimaalisen suorituskyvyn ja käyttöiän saavuttamiseksi.

Palloruuvin voitelu

Kuularuuvikokoonpanoa ei saa koskaan käyttää ilman asianmukaista voitelua. Voiteluaineet säilyttävät kuularuuvikokoonpanojen alhaisen kitkan edun minimoimalla pallojen ja urien välisen vierintävastuksen ja vierekkäisten pallojen välisen liukukitkan.

Öljyä voidaan levittää säädetyllä virtausnopeudella suoraan tarpeeseen, ja se puhdistaa epäpuhtaudet, kun se kulkee kuulamutterin läpi. Se voi myös tarjota jäähdytystä. Toisaalta öljyn oikeaan levittämiseen tarvitaan pumppu ja annostelujärjestelmä, koska öljy voi myös saastuttaa prosessinesteitä.

Rasva on halvempaa ja sitä on käytettävä harvemmin kuin öljy, eikä se saastuta prosessinesteitä. Toisaalta rasvaa on vaikea pitää kuulamutterin sisällä, ja sillä on taipumus kerääntyä kuulamutterin liikkeen päihin, joihin se kerää lastuja ja hankaavia hiukkasia. Vanhan rasvan yhteensopimattomuus uudelleenvoitelurasvan kanssa voi aiheuttaa ongelmia, joten on tärkeää tarkistaa yhteensopivuus. Kuormaa kantava rasva voi auttaa pidentämään kokoonpanon käyttöikää, mutta kokonaiskuormitus ei muutu.