Сокращение времени проектирования для линейных систем движения

3 -ось картезианская салона

Время дизайна может быть сокращено при обеспечении долговечности и высокой производительности.

Сокращение времени дизайна имеет решающее значение для инженерии, потому что результатом являются более низкие затраты и более быстрое время на рынке. Время дизайна часто включает в себя ряд действий, не с добавленной стоимостью, таких как повторный дизайн, чрезмерный дизайн или ползучесть, которые можно свести к минимуму путем тщательного понимания всех критериев применения и проверки расчетов и анализа посредством параметрического тестирования компонентов, модулей и полные сборки с оборудованием для сбора данных и доказывание прогнозируемых результатов производительности при тестировании.

Захватите как можно больше соответствующей информации о приложении в начале, чтобы избежать необходимости возвращаться и повторять порции, если не весь процесс проектирования. Будьте осторожны и подготовлены к смене применения. Используйте теоретические расчеты и анализы, чтобы определить наилучшие начальные конструкции, а затем сравните их с тестовыми измерениями ключевых атрибутов производительности на фактическом оборудовании. Подтвердите результаты испытаний на скамей, выполнив тесты цикла в фактических условиях полевых условий.

Определение требований

Первым и очень важным шагом почти каждого инженерного процесса является определение требований приложения. Каждый продукт может иметь уникальный набор критериев, которые повлияют на его производительность. Использование контрольного списка поможет обеспечить рассмотрение параметров, которые в противном случае могут быть упущены.

Ключевые данные информации о приложении в примере контрольного списка могут включать в себя:

• нагрузка/скорость (динамическая и статическая)
• Напряжение: 12, 24, 36, 48 VDC, 110, 220, VAC
• Направление нагрузки
• Длина хода
• Жизненный/рабочий цикл
• Относящийся к окружающей среде
• Защита от конца удара: сцепление? Ограниченные переключатели?
• Как будет контролироваться привод?
• Обратная связь
• UL, CSA, CE
• Другое: проконсультируйтесь с инженером приложения привода для получения дополнительных соображений проектирования.

Выбор правильной сборки шарикового винта для конкретного применения может потребовать итерационного процесса для определения наименьшей конверты и наиболее экономичного решения. Проектная нагрузка, линейная скорость и требования к точности позиционирования используются для расчета диаметра, свинца и грузоподъемности подходящего шарикового винта. Затем можно выбрать отдельные компоненты шарикового винта на основе срока службы, ограничений размерных, монтажных конфигурации и условий окружающей среды.

Хорошим местом для начала является определение направления и величины нагрузки. Системная ориентация может быть очень важной. При горизонтальной ориентации нагрузка привода равна весу полезной нагрузки, время от коэффициента трения. С вертикальной ориентацией нагрузка привода равна весу. Нагрузки, действующие на линейные подшипники и направляющие, могут быть вертикальными нагрузками, горизонтальными нагрузками, или нагрузки с моментами, рулоном или рысканием, или любая их комбинация. Нагрузки могут также варьироваться по их величине и направлению.

Полученные векторы нагрузки на каждом подшипнике должны быть установлены из правильной комбинации различных нагрузочных векторов, которым подвергается линейная система подшипника, поскольку ожидаемая продолжительность жизни не может быть оценена на основе только общих векторов нагрузки системы. Нагрузка, которой подвергается каждый линейный подшипник, называется эквивалентной нагрузкой для данного подшипника. Затем система определяется на основе размера наиболее сильно нагруженного подшипника. Для получения дополнительной информации о методах вычисления для эквивалентной нагрузки см. В каталогах линейного подшипника и направляйте поставщики.

Например, узел шарового винта предназначена для переноса осевых нагрузок, переведя вращательное движение в осевое движение. Способность шарикового винта сопротивляться пригиму при сжатии нагрузки называется его прочностью столбца. Винт несет осевую нагрузку, которая эффективно равна по величине и противоположной направлению к нагрузке, придающей шариковой гайке - ее дополнительной части - и связана с геометрией конструкции с крутящим моментом двигателя. В целом, прочность столбца является ограничивающим параметром конструкции, потому что для более длинной длины он может быть намного ниже, чем фактическая прочность на сжатие материала. Поскольку соотношение свободного диаметра к диаметре тесно связано с выстрелом из колонны, из этого следует, что для данного диаметра пропускная способность осевой нагрузки шарикового винта зависит от его свободной длины.

Срок службы линейной системы движения может быть предсказан на основе ее эксплуатационного профиля; Просто, сколько часов в день, дни в неделю и недели в год будут запускаться шариковой винт. Для более сложных приложений или более утонченного прогнозирования жизни необходимо построить подробный, всеобъемлющий профиль движения, разбивая движения в основном прямые сегменты. Каждый сегмент профиля движения потребует информации о скорости в начале и в конце сегмента, продолжительности времени сегмента и крутящему моменту во время сегмента.

Определите точность позиционирования и повторяемость, которые требуется вашему приложению. Например, дюймовые шариковые винты обычно производятся в двух классах - Precision и Precision Plus. Шаровые винты с точным классом будут использоваться в приложениях, требующих относительно грубого движения или тех, кто использует линейную обратную связь для позиционного местоположения. Шаровые винты с точностью плюс будут использоваться, когда повторяемое позиционирование в микронах имеет решающее значение, и не используется линейное устройство обратной связи. В то время как винты точных классов имеют большую кумулятивную вариацию по полезной длине винта, точность плюс винты ограничивает накопление ошибки свинца, обеспечивая более точное расположение по всей полезной длине винта.

Размеры и выбор

Диаграммы, предоставленные поставщиками линейных систем движения, могут быть сочетанием временем для правильного размера и выбора линейных систем движения. В качестве примера мы будем использовать трех осевое сварное применение, чтобы выбирать и размеры шариковые винты, используя формулы каталога (рис. 2). Шаровой винт запускает всю длину оси x и поддерживается на любом конце подшипником. Для простоты мы будем определять монтаж гайки как фланцевой, материал как сплав-сталь, направление резьбы как правое, а серия продуктов-как метрика. Ориентация системы в этом приложении горизонтальна, с винтовой конструкцией, а длина оси X составляет 6 метров. Он будет использовать фиксированные концы с термически стабильным количеством фланца.

Нагрузка 2668,9 ньютона (600 фунтов) применяется в результате кареты на профиль. Длина движения составляет 4,5 м (177,165 ″), а неподдерживаемая длина составляет 5,818 метров (229,055 ″). Требуемая скорость составляет 0,1 метра в секунду (3,927 дюйма/с), и необходимо ускорение ± 2,5 м/с2 (98,4 дюйма/S2). Постоянный цикл составляет 8 часов в день, 5 дней в неделю и 50 недель в год со средним уровнем 10 циклов в час. Потребность в жизни составляет 20 лет для шарикового винта и 5 лет для компонентов. Дополнительным требованием является использование шагового двигателя из -за предпочтения отделения электротехники.

Затем мы выбираем линейные подшипники для оси X. Основными требованиями этого применения являются высокая грузоподъемность и высокая жесткость. Приложение имеет относительно длинную длину перемещения 5,500 метров (18 футов); Тем не менее, доступность винтов длиной 6 метров устраняет необходимость в прикладке. Низкое обслуживание является важным требованием этого приложения. Результатом стал выбор линейных направляющих профиля шарика 500 серии.

С помощью этого выбора можно рассчитать нагрузку на шариковые винты. Основываясь на этой загрузке, в качестве отправной точки выбирается шаровая гайка NEFF KGF-D. Этот шаровой орех имеет интегральный фланец, интегральный стеклоочиститель и монтаж DIN 69051. Шаровой винт имеет точность ± 50 мкм/300 мм.

Затем проверено требование ожидаемой продолжительности жизни. Жизнь обычно оценивается в L10, что представляет время, после чего 90% шариковых винтов все еще будут работать. В этом приложении ожидаемая продолжительность жизни составляет 1 035 752,6 года. Причина, по которой жизнь настолько высока, заключается в том, что мы выбрали шариковый винт на основе критической скорости, а не на жизни.

Проверка предлагаемой конструкции

После того, как вы выбрали свой дизайн на основе вычислений, вам нужно проверить, чтобы убедиться, что ваши помещения верны. Тестирование предназначено для подтверждения того, что то, что было предложено, было фактически доставлено, и, если это не так, направлять любые корректирующие действия, которые могут потребоваться. Проверка проверки должно быть разработано, чтобы ответить на такие вопросы, как:

• Соответствует ли готовый продукт спецификацией дизайна?
• Соответствует ли эффективность в рамках экспериментальных пределов, с теоретическими расчетами, а если нет, то, насколько она меняется и почему?
• Предоставляет ли продукт необходимый уровень надежности?
• Каковы потенциальные режимы и точки отказа для продукта?
• Как текущее решение сравнивается с альтернативами?

Для больших систем и машин вы можете начать с тестирования компонентов, прежде чем перейти к испытаниям на скамейках подмазочных, а затем, наконец, к тестированию полной сборки. На каждом этапе тестирования результаты испытаний должны быть рассмотрены и сравниваться с теоретическими расчетами, чтобы убедиться, что дизайн находится на правильном пути, или рассмотреть разумные возможности для улучшения. Тестирование предназначено для того, чтобы выявить то, что мы могли пропустить в наших расчетах и моделировании.

Настроенные линейные системы движения

Также важно, чтобы на протяжении всего процесса рассмотреть вопрос о том, может ли иметь больше смысла приобрести настроенную линейную систему движения, а не проектировать и собирать свою собственную. В этом случае вы предоставите требования приложения для линейного интегратора движения, такого как монтажная конфигурация, требования к позиционированию, условия окружающей среды, условия загрузки, требования к перемещению и любые особые соображения. Затем интегратор обычно использует систему размеров и выбора веб-размеров для разработки и настройки пользовательской линейной системы движения на основе вашего ввода. Интегратор часто может предоставить цитату и файл CAD предложенного дизайна в течение 24 часов с момента вашего запроса. В большинстве случаев стоимость такой системы будет меньше, чем стоимость отдельных компонентов.

Этот подход, как правило, может снизить инженерное время и стоимость сборки на 90% или более и часто может обеспечить экономию стоимости материала от 20 до 30%. Самое главное, сокращая время, затрачиваемое на разработку линейных систем движения, ваши инженеры будут тратить меньше времени на работу в области за пределами их основных компетенций, и больше времени на то, что у них лучше всего - общая интеграция системы.

Таким образом, воспользуйтесь всеми полезными ресурсами, чтобы сэкономить время дизайна. Не упускайте из виду способность линейных поставщиков движения предоставлять настроенные линейные сборы движения, которые могут помочь вам снизить затраты на технику и сборку. Оцените альтернативы покупки компонентов по сравнению с модулями, по сравнению с полными системами с точки зрения их влияния на время проектирования и сборки. Используйте, в ваших интересах, все доступные инструменты проектирования, такие как диаграммы, формулы, системы онлайн -выбора и 3D -модели. Наконец, привлечь техническую поддержку, чтобы использовать их опыт продукта в стандартных, модифицированных стандартах и специальных решениях. Обязательно подтвердите, что поставщик имеет данные проверки/тестирования/анализа дизайна для обратных требований проектирования и позиций проектирования. Этот подход может уменьшить время проектирования до минимума, обеспечивая, чтобы линейные системы движения соответствовали требованиям производительности и долговечности.

Время после: марта-28-2022

Предыдущий: Что такое крутящий момент и как это влияет на линейные приложения движения?

Следующий: Что такое линейный проектирование проектирования движения?

Чем мы можем помочь?

Электронная почта addrss

Телефон

Время дизайна может быть сокращено при обеспечении долговечности и высокой производительности.