Системы возврата шарика, выбор шариковых винтов и смазка шарикового винта.

Указание правильного шарикового винта для данного применения обеспечит точность, повторяемость и срок службы машины, в то же время минимизируя общую стоимость владения.

Шаровой винтовой привод переводит вращательное движение в линейное движение или наоборот и может применять или выдерживать высокие нагрузки на статическую емкость 750 000 фунтов с помощью Ø6 000 дюймов. Сборка шарикового винта - с эффективностью, как правило, превышающей 90%. Шаровые винты помогают направлять, поддерживать, найти и точно перемещать компоненты и продукты в ряде применений автоматизации.

Шаровой привод состоит из шарикового винта и шаровой гайки с рециркулирующими шариковыми подшипниками. Интерфейс между винтом и гайкой производится шариковыми подшипниками, которые катятся в соответствующих формах в шариковом винте и шаровой гайке. Нагрузка на шариковой винт распределяется по большому количеству шариковых подшипников, так что каждый шарик подвергается относительно низкой нагрузке. Из -за его прокатных элементов у шарикового винтного привода очень низкий коэффициент трения, что соответствует высокой механической эффективности.

Ключевым различием между шаровыми винтами и свинцовыми винтами является использование рециркуляционных шариковых подшипников в шарическом винте, чтобы минимизировать трение и максимизировать эффективность. Шаровые винты дороже, чем свинцовые винты, но их способность носить высокие нагрузки, достигать быстрых скоростей и доставлять предсказуемую жизнь, что делает их достойными их дополнительных затрат для многих применений.

Шаровые винтовые приводы обычно обеспечивают механическую эффективность более 90%, поэтому их стоимость часто компенсируется сниженными требованиями к мощности. Увеличенная грузоподъемность, более длительный срок службы и предсказуемая надежность шариковых винтов являются преимуществами по сравнению с свинцовыми винтами.

Повторяемость и точность

Точность - это мера того, насколько близко система движения приближается к командной позиции и определяется как максимальная ошибка между ожидаемой и фактической позицией. Повторность определяется как способность системы позиционирования возвращаться в местоположение во время работы. Шаровые винтные приводы обеспечивают превосходную повторяемость (обратная реакция зависит от диаметра шарикового подшипника, но обычно варьируется от 0,005 до 0,015 дюймов) и точности (± 0,004 дюйма/фута для точных шариковых винтов и ± 0,0005 в. -plus).

Точность свинца является наиболее распространенной мерой точности шарикового винта. Ведущий относится к тому, как далеко будет проходить неканутая шаровая гайка с одним поворотом винта на 360 °. Точность свинца измеряется как допустимое изменение перемещения (фактическое положение по сравнению с теоретическим положением) на фут или на 300 мм. Шаровые винты предлагаются в Precision Plus и транспортных сортах, с точностью плюс, плотно контролируют накопление ошибок свинца на полную длину перемещения.

Обратная реакция - это свободное движение между гайкой и винтом, и она может быть измерена осеально и радиально. Лучший способ измерения осевой обратной реакции - это закрепить винт от движения и осевого нажимания и натянуть шариковую гайку, измеряя его движение индикатором циферблата. Обратная реакция также может быть измерена, поместив индикатор циферблата на шариковую гайку в систему и подняв его на один дюйм вперед и обратно в исходное положение. Изменение от нуля - это негативная реакция. Повторяемость - это просто количественное значение обратной реакции шарикового винта.

Непогруженная шаровая ореха имеет внутренние зазоры между компонентами, что означает, что негативная реакция существует. Предварительно загруженная шариковая гайка не имеет осевого зазора и, следовательно, устраняет обратную реакцию и впоследствии увеличивает жесткость. Предварительная нагрузка также увеличивает крутящий момент, необходимый для поворота винта, и измеряется процентом предварительной нагрузки до динамической мощности (шариковая гайка с динамической мощностью 1500 фунтов и рейтинг предварительной нагрузки 10% имеет внутреннюю предварительную загрузку 150 фунтов). Точные резьбы шаровые винты обычно используются без предварительной нагрузки. Предварительная загрузка шарикового винта улучшает повторяемость за счет удаления обратной реакции, но не влияет на точность.

Предварительно загруженные шаровые гайки доступны на винтах Precision Plus и выберите продукты Precision Vint. Их стоимость выше, чем не загруженные гайки из-за сложности, дополнительной обработки, сборки и проверки/измерения. Шаровые винтовые сборы могут быть предварительно загружены с двойными или одиночными конфигурациями гайки. Существует три основных типа предварительной нагрузки - негабаритный шарик с одной гайкой (контакт с 4 точками), одно гайковый пропуск (2 -точечный контакт) и двойной гайки (2 -точечный контакт). Предварительная нагрузка с одной гайкой поддерживает наименьший размер упаковки, сохраняя при этом полную нагрузку. Пропустить ведущие шариковые гайки имеют половину отдачи одинаковых гайков с одинаковым размером, так как только половина шариковых подшипников загружается в каждом направлении. Сборки предварительной нагрузки с двойной гайкой имеют такую ​​же грузоподъемность, что и одна гайка, как только одна шаровая гайка загружается в каждом направлении.

Существует множество методов производства шариковых винтов, хотя они обычно классифицируются по двум категориям - Refision и Precision Plus. Гонка шарикового винта с точностью, образуется холодным процессом прокатки. Гайка обрабатывается, чтобы соответствовать возможностям винта. Этот подход обеспечивает умеренную точность, по порядку ± 0,004 дюйма. Винт и гайка с точностью плюс резьбовые шариковые винты производятся с помощью точного шлифования. Precision-Plus резьбовые шариковые винты обеспечивают гораздо более высокую точность ± 0,0005 дюйма. Стоимость точности плюс резьбовые шариковые винты выше, чем точные винты из -за более высокого времени обработки.

Системы возврата мяча

Обычно используются три различных типа систем возврата мяча. Внешние обратные трубки, обычно используемые в дюймовых винтах, являются экономически эффективными и простыми в установке, обслуживании и ремонте. Внутренние системы возврата кнопки обычно используются на низких свинцовых винтах. Они компактны, без внешних радиальных выступов, чтобы усложнить монтаж и обеспечивать меньше шума и вибрации, чем внешние доходности. Внутренние системы возврата кнопки часто используются в 4-х точечных контактах, одно гайке и предварительной нагрузке. Возвращение внутренней конечной крышки обычно используется на высоких свинцовых винтов. Они компактны без внешних радиальных выступов, чтобы усложнить монтаж. Их шум и вибрация также низкие по сравнению с внешними доходами.

Выбор шарикового винта

Узел шарового винта, который обеспечивает указанную нагрузку и срок службы, необходимых для конкретного применения, лучше всего выбирается в рамках итерационного процесса. Проектная нагрузка, ориентация системы, продолжительность движения, необходимый срок службы и необходимая скорость используются для определения диаметра и свинца шарикового винта. Затем отдельные компоненты шарикового винта выбираются на основе точности точности и повторяемости, ограничений размеров, монтажной конфигурации, доступных требований к мощности и условий окружающей среды.

Начните с определения позиционной точности и повторяемости, необходимой от приложения. Дюймовые шариковые винты производятся в двух основных оценках - транспортировку и Precision Plus. Шаровые винты транспорта используются в приложениях, требующих только грубого движения или тех, кто использует линейную обратную связь для позиционного местоположения. Шаровые винты Precision-Plus используются там, где точное и повторяемое позиционирование имеет решающее значение. Транспортные винты обеспечивают большие кумулятивные изменения в полезной длине винта. Винты с точностью плюс класс содержат накопление ошибки свинца для точного позиционирования по всей полезной длине винта.

Определите, как узел шарового винта будет установлена ​​в машине. Конфигурация конечных поддерживает и расстояние перемещения будет определять ограничения нагрузки и скорости шарикового винта.

Шаровой винт в натяжении может обрабатывать нагрузку до номинальной емкости гайки. Для шариковой гайки в сжатии используйте диаграмму нагрузки сжатия, доступную у производителя, чтобы выбрать диаметр шарикового винта, который соответствует или превышает проектную нагрузку. Например, все винты с кривыми, которые проходят через или выше, и справа от построенной точки, подходят для следующего примера. Подходящие сжатые нагрузки, показанные на этом графике, не должны превышать максимальную статическую нагрузку, как указано в таблице рейтинга для сборки отдельных шаровых гаек. Таким образом, на длине 85 дюймов (2159 мм), системная нагрузка в 30 000 фунтов (133 500 н) и с конечной фиксированной фиксированной фиксированной конечной шаровой винт в сборе.

Рассчитайте лидерство шарикового винта, который приведет к требованию скорости, используя следующую формулу.

Свинец (в.) = TravelRate (in. Min.-1)/RPM

Определение ожидаемой продолжительности срока службы применения

Срок службы сборки может быть рассчитана с использованием динамической нагрузки, указанной для каждой шаровой гайки. Все шариковые гайки с кривыми, которые проходят через или находятся выше построенной точки, подходят для примера. Подходящие ожидания срока службы, показанные на этом графике, не должны превышать максимальную емкость статической нагрузки, как указано в таблице рейтинга для сборки отдельных шаровых гаек. В этом примере желаемое продолжительность жизни (общее путешествие) составляет 2 миллиона дюймов (50,8 млн мм). Тогда максимальная нормальная рабочая нагрузка составляет 10 000 фунтов (44 500 н).

Определение критической скорости винта

Критическая скорость винта - это условие, когда скорость вращения сборки устанавливает гармонические вибрации. Критическая скорость зависит от диаметра корня винта, неподдерживаемой длины и конфигурации конечной поддержки. В большинстве диаграмм производителей все винты с кривыми, которые проходят через или выше, и справа от построенной точки, подходят для следующего примера. Четыре фиксионных чертежа фиксации показывают конфигурации подшипников для поддержки вращающегося вала, а диаграмма показывает влияние этих условий на критическую скорость вала для длины неподдерживаемой винта. Приемлемые скорости, показанные этим графиком, применяются к выбранному винтовому валу и не указывают на скорости, достижимые для всех связанных с ними сборок шаровых гаек.

Если расчеты нагрузки, срока службы и скорости подтверждают, что выбранный шаровой винт в сборе соответствует или превышает требования к конструкции, то перейдите к следующему шагу. Если нет, то винты большего диаметра увеличат грузоподъемность и повысят рейтинг скорости. Меньшие отведения уменьшат линейную скорость (предполагая постоянную скорость входного двигателя), увеличивает скорость двигателя (предполагая постоянную линейную скорость) и уменьшит необходимый входной крутящий момент. Более высокие выводы увеличат линейную скорость (предполагая постоянную скорость входного двигателя), уменьшат скорость входного двигателя (при условии постоянной линейной скорости) и увеличивает необходимый входной крутящий момент.

Определите, как шариковая гайка будет взаимодействовать с приложением. Фланец шаровых гаек - это типичный метод прикрепления шариковой гайки к нагрузке. Орехи с резьбой и цилиндрические шариковые гайки являются альтернативными способами обеспечения интерфейса.

Предварительно загруженные шариковые гайки устранят обратную реакцию системы и увеличат жесткость. Комплекты стеклоочистителей защищают сборку от загрязняющих веществ и содержат смазку. Подшипники и конечная обработка также доступны для большинства шариковых винтов.

Шаровые винты должны быть тщательно обработаны до надлежащей установки. Шоки к шариковым подшипникам могут повредить гонки подшипника через блинкирование или растрескивание. Высокие нагрузки или сгибание винта может привести к изгибе. Важно, чтобы сборка упакована и смазана и хранилась в чистой, сухой зоне, потому что мусор и загрязнение могут дать рециркуляцию дорожки, а высокая влажность или дождь могут вызвать коррозию.

Системная монтаж является еще одним важным соображением. Шаричная гайка должна быть загружена только в осевом направлении, так как любая радиальная нагрузка значительно снижает производительность сборки. Сборка также должна быть должным образом выровнена с системой привода, опоры подшипников и нагрузки для достижения оптимальной производительности и срока службы.

Шаровой винт смазывание

Узел шарикового винта никогда не должна работать без надлежащей смазки. Смазочные материалы поддерживают низкое преимущество трения шариковых винтовых сборок, минимизируя сопротивление катания между шариками и канавками и скользящие трения между соседними шариками.

Масло можно применять с контролируемой скоростью потока непосредственно к нужд, и оно будет очищать загрязняющие вещества, когда он проходит через шариковую гайку. Это также может обеспечить охлаждение. С другой стороны, для правильного нанесения масла необходима система насоса и измерения, так как масло также имеет потенциал загрязняющих жидкостей процесса.

Смазка дешевле и требует менее частых применений, чем масло, и не загрязняет процессовые жидкости. С другой стороны, смазка трудно держать внутри шарикового гайка, и имеет тенденцию накапливаться на концах перемещения шариковых орехов, где она накапливает чипсы и абразивные частицы. Несовместимость старой смазки с смазкой повторной смазки может создать проблему, поэтому важно проверить совместимость. Смазка с нагрузкой может помочь продлить срок службы сборки, но общий рейтинг нагрузки не изменится.