Sistemi di ritorno a sfera, selezione della vite a sfera e lubrificazione a vite a sfera.

Specificare la vite a sfera giusta per una determinata applicazione garantirà l'accuratezza della macchina, la ripetibilità e la vita riducendo al minimo il costo totale di proprietà.

Un'azionamento a vite a sfera traduce il movimento rotazionale in movimento lineare o viceversa e può applicare o resistere a carichi di spinta elevati, soprattutto di 750.000 libbre di capacità statica usando un gruppo a vite a sfera di Ø6.000 pollici - in genere maggiore del 90%. Le viti a sfere aiutano, supportano, localizzino e muovono accuratamente componenti e prodotti in una vasta gamma di applicazioni di automazione.

Un'azionamento a vite a sfera è costituita da una vite a sfera e un dado a sfera con cuscinetti a sfera a ricircolo. L'interfaccia tra la vite e il dado è realizzata da cuscinetti a sfera che rotolano nelle forme abbinate nella vite a sfera e nella sfera. Il carico sulla vite a sfera viene distribuito su un gran numero di cuscinetti a sfera in modo che ogni palla sia soggetta a un carico relativamente basso. A causa dei suoi elementi di rotolamento, l'unità a vite a sfera ha un coefficiente di attrito molto basso, che equivale ad un'elevata efficienza meccanica.

La differenza chiave tra le viti a sfera e le viti di piombo è l'uso di cuscinetti a sfera di ricircolo nella vite a sfera per ridurre al minimo l'attrito e massimizzare l'efficienza. Le viti a sfera sono più costose delle viti di piombo ma la loro capacità di trasportare carichi elevati, ottenere velocità veloci e fornire una vita prevedibile che le rendono valga il loro costo aggiuntivo per molte applicazioni.

Le unità a vite a sfera in genere forniscono un'efficienza meccanica superiore al 90%, quindi il loro costo è spesso compensato da una riduzione dei requisiti di alimentazione. L'aumento della capacità di carico, la vita più lunga e l'affidabilità prevedibile delle viti a sfera sono vantaggi rispetto alle viti di piombo.

Ripetibilità e precisione

La precisione è una misura di quanto un sistema di movimento si avvicina a una posizione di comando ed è definito come l'errore massimo tra la posizione prevista e effettiva. La ripetibilità è definita come la capacità di un sistema di posizionamento di tornare in una posizione durante il funzionamento. Le unità a vite a sfera offrono un'eccellente ripetibilità (il contraccolpo dipende dal diametro del cuscinetto a sfera, ma in genere varia da 0,005 a 0,015 pollici) e accuratezza (± 0,004 in./ft per viti a sfera di precisione e ± 0,0005 pollici /ft per le viti a sfera etichettate con precisione etichettate).

L'accuratezza del piombo è la misura più comune dell'accuratezza della vite a sfera. Il piombo si riferisce a quanto un dado a sfera non rotante viaggerà con una singola giro di 360 ° della vite. L'accuratezza del piombo viene misurata come variazione di viaggio consentita (posizione effettiva rispetto alla posizione teorica) per piede o per 300 mm. Le viti a sfera sono offerte nei voti di precisione Plus e di trasporto, con il grado di precisione più che controlla strettamente l'accumulo di errori di piombo per tutta la lunghezza del viaggio.

Il contraccolpo è il libero movimento tra il dado e la vite e può essere misurato assialmente e radialmente. Il modo migliore per misurare il contraccolpo assiale è quello di fissare la vite dal movimento e spingere assialmente e tirare il dado a sfera mentre misura il suo movimento con un indicatore di quadrante. Il contraccolpo può anche essere misurato mettendo un indicatore di quadrante sul dado a sfera nel sistema e guidandolo un pollice in avanti e di nuovo nella posizione originale. La variazione da zero è il contraccolpo. La ripetibilità è semplicemente il valore quantitativo del contraccolpo di una vite a sfera.

Un dado a sfera non ricaricato ha autorizzi interni tra componenti, il che significa che esiste un contraccolpo. Un dado a sfera precaricato non ha spazio assiale e quindi elimina il contraccolpo e successivamente aumenta la rigidità. Il precarico aumenta anche la coppia richiesta per trasformare la vite e viene misurata dalla percentuale di precarico a capacità dinamica (un dado a sfera con una capacità dinamica di 1500 libbre e una valutazione del precarico del 10% ha un precarico interno da 150 libbre). Le viti a sfera a filo di precisione vengono generalmente utilizzate senza pre-caricamento. Il pre-caricamento di una vite a sfera migliora la ripetibilità rimuovendo il contraccolpo, ma non influisce sulla precisione.

I dadi a sfera precaricati sono disponibili su viti di precisione più e selezionare prodotti a vite di precisione. Il loro costo è superiore ai dadi non preliminati a causa di complessità, lavorazione aggiuntiva, assemblaggio e verifica/misurazione. I gruppi a vite a sfera possono essere precaricati con configurazioni a doppio o singolo dado. Esistono tre tipi principali di precarico: sfera di oversize a dadi singoli (contatto a 4 punti), cavo di salto a dadi singolo (contatto a 2 punti) e doppio dado (contatto a 2 punti). Il precarico a dado singolo mantiene la dimensione del pacchetto più piccola mantenendo la capacità di carico completo. Saltare i dadi a sfera di piombo hanno la metà della capacità di singoli dadi di dimensioni simili poiché solo la metà dei cuscinetti a sfera viene caricata in ciascuna direzione. I gruppi di precarico a doppio dado hanno la stessa capacità di carico di un singolo dado di un solo dado a sfera viene caricato in ciascuna direzione.

Esistono molti metodi per la produzione di viti a sfera sebbene in genere siano classificate in due categorie: precisione e precisione Plus. La gara di una vite a sfera a thread di precisione è formata da un processo di rotolamento a freddo. Il dado è lavorato per abbinare la capacità delle prestazioni della vite. Questo approccio fornisce un'accuratezza moderata, nell'ordine di ± 0,004 in. La vite e il dado delle viti a sfera di filo di precisione-plus sono prodotti mediante macinazione di precisione. Le viti a sfera di filo di precisione-plus offrono una precisione molto più elevata di ± 0,0005 in. Il costo della precisione più le viti a sfera di filo è superiore alle viti di precisione a causa dei tempi di elaborazione più elevati.

Sistemi di ritorno a sfera

Sono comunemente usati tre diversi tipi di sistemi di ritorno a sfera. I tubi di ritorno esterni, tipicamente utilizzati in viti pollici, sono economici e facili da installare, mantenere e riparare. I sistemi di restituzione del pulsante interno vengono in genere utilizzati su viti di piombo basse. Sono compatti, senza sporgenze radiali esterne per complicare il montaggio e offrire meno rumore e vibrazione rispetto ai rendimenti esterni. I sistemi di restituzione dei pulsanti interni vengono spesso utilizzati nei gruppi di contatto a 4 punti, dado singolo e preload. I rendimenti interni del cappuccio dell'estremità vengono generalmente utilizzati su viti di piombo elevate. Sono compatti senza sporgenze radiali esterne per complicare il montaggio. Anche il loro rumore e vibrazione sono bassi rispetto ai rendimenti esterni.

Selezione a vite a sfera

Il gruppo a vite a sfera che fornisce la capacità di carico specificata e la durata necessaria per un'applicazione specifica è meglio selezionato attraverso un processo iterativo. Il carico di progettazione, l'orientamento del sistema, la lunghezza di viaggio, la vita richiesta e la velocità richiesta vengono utilizzati per determinare il diametro e il piombo del gruppo a vite a sfera. I componenti a vite a sfera individuali vengono quindi selezionati in base alla precisione e ai requisiti di ripetibilità, ai vincoli dimensionali, alla configurazione di montaggio, ai requisiti di potenza disponibili e alle condizioni ambientali.

Inizia determinando l'accuratezza del posizionale e la ripetibilità necessarie dell'applicazione. Le viti a sfera di pollici sono prodotte in due gradi principali: trasporto e precisione Plus. Le viti a sfera di trasporto vengono utilizzate in applicazioni che richiedono solo movimenti grossolani o in quelle che utilizzano feedback lineari per la posizione posizionale. Vengono utilizzate viti a sfera di precisione-plus di grado in cui il posizionamento accurato e ripetibile è fondamentale. Le viti di grado di trasporto consentono una maggiore variazione cumulativa sulla lunghezza utile della vite. Le viti di precisione di grado più contengono accumulo dell'errore di piombo per un posizionamento preciso sull'intera lunghezza utile della vite.

Determina come verrà montato il gruppo a vite a sfera nella macchina. La configurazione dei supporti end e la distanza di viaggio determinerà i limiti di carico e velocità della vite a sfera.

Una vite a sfera in tensione può gestire carichi fino alla capacità nominale del dado. Per un dado a sfera a compressione, utilizzare un grafico a caricamento a compressione disponibile dal produttore per selezionare un diametro della vite a sfera che soddisfa o supera il carico di progettazione. Tutte le viti con curve che passano attraverso o sopra e a destra del punto tracciato, ad esempio, sono adatte per la seguente applicazione di esempio. I carichi di compressione adeguati mostrati in questo grafico non devono superare la massima capacità di carico statico come indicato nella tabella di valutazione per il singolo gruppo del dado a sfera. Pertanto, a una lunghezza di 85 pollici (2159 mm), un carico di sistema di 30.000 libbre (133.500 N) e con una fissazione finale di un'estremità fissa e l'altra estremità supportata: la selezione minima è un gruppo di vite a sfera di precisione più di 1,750 x 0,200.

Calcola il piombo della vite a sfera che produrrà il requisito di velocità usando la seguente formula.

Lead (in.) = TravelRate (in. Min.-1)/RPM

Determinare l'aspettativa di vita delle applicazioni

La durata dell'assemblaggio può essere calcolata utilizzando la valutazione del carico dinamico specificato per ciascun dado a sfera. Tutti i dadi a sfera con curve che passano o sono al di sopra del punto tracciato sono adatti per l'esempio. Le aspettative di vita adeguate mostrate in questo grafico non devono superare la massima capacità di carico statico come indicato nella tabella di valutazione per il singolo gruppo da dado a sfera. In questo esempio, l'aspettativa di vita delle applicazioni (viaggio totale) desiderata è di 2 milioni di. (50,8 milioni di mm). Quindi il carico operativo normale massimo è di 10.000 libbre (44.500 N).

Determinazione della velocità critica della vite

La velocità critica della vite è la condizione in cui la velocità rotante del gruppo imposta vibrazioni armoniche. La velocità critica dipende dal diametro della radice della vite, dalla lunghezza non supportata e dalla configurazione del supporto finale. Nella maggior parte dei grafici del produttore, tutte le viti con curve che passano attraverso o sopra e a destra del punto tracciato sono adatte all'esempio seguente. I disegni di fissaggio a quattro estremità mostrano le configurazioni dei cuscinetti per il supporto di un albero rotante e il grafico mostra l'effetto di queste condizioni sulla velocità dell'albero critico per la lunghezza della vite non supportata. Le velocità accettabili mostrate da questo grafico si applicano all'albero della vite selezionata e non sono indicative delle velocità raggiungibili di tutti i gruppi di dadi a sfera associati.

Se i calcoli del carico, della vita e della velocità confermano che il gruppo a vite a sfera selezionata soddisfa o supera i requisiti di progettazione, procedere al passaggio successivo. In caso contrario, le viti di diametro maggiore aumenteranno la capacità di carico e aumenteranno la velocità di velocità. I conducenti più piccoli diminuiranno la velocità lineare (assumendo una velocità del motore di ingresso costante), aumenteranno la velocità del motore (assumendo una velocità lineare costante) e ridurrà la coppia di ingresso richiesta. I conduttori più elevati aumenteranno la velocità lineare (assumendo una velocità costante del motore di ingresso), diminuisce la velocità del motore di ingresso (assumendo una velocità lineare costante) e aumenterà la coppia di ingresso richiesta.

Determina come il dado a sfera si interfaccia nell'applicazione. Una flangia del dado a sfera è il metodo tipico per attaccare il dado a sfera al carico. I dadi a sfere filettati e i dadi a sfere cilindrici sono modi alternativi per fornire l'interfaccia.

I dadi a sfera precaricati elimineranno il contraccolpo del sistema e aumenteranno la rigidità. I kit di tergicristalli proteggono l'assemblaggio dai contaminanti e contengono lubrificazione. I supporti dei cuscinetti e la lavorazione della fine sono disponibili anche per la maggior parte delle viti a sfera.

Le viti a sfere devono essere gestite con cura prima della corretta installazione. Gli am Carichi alti o flessioni della vite possono portare alla flessione. È importante mantenere il gruppo confezionato, lubrificato e conservato in un'area pulita e asciutta perché i detriti e la contaminazione possono inceppare binari di ricircolo e l'elevata umidità o pioggia possono causare corrosione.

Il montaggio del sistema è un'altra considerazione importante. Il dado a sfera deve essere caricato solo assialmente, poiché qualsiasi carico radiale riduce significativamente le prestazioni del gruppo. L'assemblaggio dovrebbe anche essere adeguatamente allineato con il sistema di azionamento, i supporti dei cuscinetti e il carico per ottenere prestazioni e durata ottimali.

Lubrificazione a vite a sfera

Il gruppo a vite a sfera non deve mai essere eseguito senza una corretta lubrificazione. I lubrificanti mantengono il basso vantaggio di attrito dei gruppi di viti a sfere riducendo al minimo la resistenza al rotolamento tra sfere e scanalature e attrito scorrevole tra le palline adiacenti.

L'olio può essere applicato a una portata controllata direttamente al punto di necessità e pulirà i contaminanti mentre scorre attraverso il dado a sfera. Può anche fornire un raffreddamento. D'altra parte, è necessario un sistema di pompa e misurazione per applicare l'olio correttamente, poiché l'olio ha anche il potenziale di contaminanti fluidi di processo.

Il grasso è meno costoso e richiede un'applicazione meno frequente dell'olio e non contamina i fluidi di processo. D'altra parte, il grasso è difficile da tenere all'interno del dado a sfera e ha la tendenza ad accumularsi alle estremità del viaggio a sfera, dove accumula patatine e particelle abrasive. L'incompatibilità del vecchio grasso con grasso di re-lubrificazione può creare un problema, quindi è importante verificare la compatibilità. Un grasso che trasporta carico può aiutare a prolungare la durata di un gruppo, ma la valutazione complessiva del carico non cambierà.