Bilyalı geri dönüş sistemleri, Bilyalı vida seçimi ve Bilyalı vida yağlaması.

Belirli bir uygulama için doğru bilyalı vidayı belirlemek, toplam sahip olma maliyetini en aza indirirken, makinenin doğruluğunu, tekrarlanabilirliğini ve ömrünü garanti edecektir.

Bir bilyalı vida tahriki, dönme hareketini doğrusal harekete veya tam tersine çevirir ve Ø6.000 inç bilyalı vida tertibatı kullanılarak 750.000 lb'nin üzerinde statik kapasiteye sahip yüksek itme yüklerini uygulayabilir veya bunlara dayanabilir; verimlilik genellikle %90'ın üzerindedir. Bilyalı vidalar, çeşitli otomasyon uygulamalarında bileşenleri ve ürünleri yönlendirmeye, desteklemeye, konumlandırmaya ve doğru şekilde hareket ettirmeye yardımcı olur.

Bir bilyalı vidalı tahrik, bilyalı rulmanlı bir bilyalı vida ve bir bilyalı somundan oluşur. Vida ile somun arasındaki arayüz, bilyalı vida ve bilyalı somundaki eşleşen formlarda yuvarlanan bilyalı rulmanlar tarafından yapılır. Bilyalı vida üzerindeki yük, her bir bilyanın nispeten düşük bir yüke maruz kalması için çok sayıda bilyalı rulmana dağıtılır. Bilyalı vidalı tahrik, yuvarlanan elemanları nedeniyle çok düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir ve bu da yüksek mekanik verimliliğe eşittir.

Bilyalı vidalar ile kurşun vidalar arasındaki temel fark, sürtünmeyi en aza indirmek ve verimliliği en üst düzeye çıkarmak için bilyalı vidada devridaim bilyalı rulmanların kullanılmasıdır. Bilyalı vidalar kurşun vidalardan daha pahalıdır ancak yüksek yükleri taşıma, yüksek hızlara ulaşma ve öngörülebilir bir ömür sağlama yetenekleri, birçok uygulama için ek maliyetlerine fazlasıyla değer.

Bilyalı vidalı tahrikler genellikle %90'dan fazla mekanik verimlilik sağlar, bu nedenle maliyetleri genellikle azaltılmış güç gereksinimleri ile telafi edilir. Bilyalı vidaların artan yük kapasitesi, daha uzun ömrü ve öngörülebilir güvenilirliği, kurşun vidalara göre avantajlardır.

Tekrarlanabilirlik ve doğruluk

Doğruluk, bir hareket sisteminin bir komut pozisyonuna ne kadar yakın olduğunun bir ölçüsüdür ve beklenen ve gerçek pozisyon arasındaki maksimum hata olarak tanımlanır. Tekrarlanabilirlik, bir konumlandırma sisteminin çalışma sırasında bir konuma geri dönme yeteneği olarak tanımlanır. Bilyalı vidalı tahrikler mükemmel tekrarlanabilirlik (geri tepme bilyalı rulman çapına bağlıdır, ancak genellikle 0,005 ila 0,015 inç arasında değişir) ve doğruluk (hassas bilyalı vidalar için ±0,004 inç/ft ve precision-plus etiketli bilyalı vidalar için ±0,0005 inç/ft) sağlar.

Kurşun doğruluğu, bilyalı vida doğruluğunun en yaygın ölçüsüdür. Kurşun, dönmeyen bir bilyalı somunun vidanın tek bir 360° dönüşüyle ​​ne kadar yol kat edeceğini ifade eder. Kurşun doğruluğu, ayak başına veya 300 mm başına izin verilen hareket değişimi (gerçek konum ile teorik konum) olarak ölçülür. Bilyalı vidalar, hassas artı ve taşıma sınıflarında sunulur ve hassas artı sınıf, hareketin tüm uzunluğu boyunca kurşun hatası birikimini sıkı bir şekilde kontrol eder.

Boşluk, somun ve vida arasındaki serbest harekettir ve eksenel ve radyal olarak ölçülebilir. Eksenel boşluğu ölçmenin en iyi yolu, vidayı hareketten korumak ve bilyalı somunu eksenel olarak itmek ve çekmek ve hareketini bir kadran göstergesiyle ölçmektir. Boşluk ayrıca, sistemdeki bilyalı somuna bir kadran göstergesi yerleştirilerek ve onu orijinal konumuna bir inç ileri ve geri hareket ettirerek de ölçülebilir. Sıfırdan sapma boşluktur. Tekrarlanabilirlik, basitçe bir bilyalı vidanın boşluğunun nicel değeridir.

Önceden yüklenmemiş bir bilyalı somun, bileşenler arasında iç boşluklara sahiptir, yani boşluk vardır. Önceden yüklenmiş bir bilyalı somunda eksenel boşluk yoktur ve bu nedenle boşluğu ortadan kaldırır ve dolayısıyla sertliği artırır. Ön yükleme ayrıca vidayı döndürmek için gereken torku artırır ve ön yüklemenin dinamik kapasiteye oranıyla ölçülür (1500 lb dinamik kapasiteye ve %10 ön yükleme derecesine sahip bir bilyalı somunun 150 lb iç ön yüklemesi vardır). Hassas dişli bilyalı vidalar genellikle ön yükleme olmadan kullanılır. Bir bilyalı vidanın ön yüklenmesi, boşluğu ortadan kaldırarak tekrarlanabilirliği artırır, ancak doğruluğu etkilemez.

Önceden yüklenmiş bilyalı somunlar, hassas artı vidalarda ve seçilmiş hassas vida ürünlerinde mevcuttur. Karmaşıklık, ek işleme, montaj ve doğrulama/ölçüm nedeniyle maliyetleri önceden yüklenmemiş somunlardan daha yüksektir. Bilyalı vida düzenekleri, çift veya tek somun yapılandırmalarıyla önceden yüklenebilir. Üç ana ön yükleme türü vardır - tek somun büyük bilyalı (4 nokta teması), tek somun atlama uçlu (2 nokta teması) ve çift somun (2 nokta teması). Tek somun ön yüklemesi, tam yük kapasitesini korurken en küçük paket boyutunu korur. Atlama uçlu bilyalı somunlar, her yönde yalnızca yarım bilyalı rulman yüklendiğinden benzer boyuttaki tek somunların yarısı kadar kapasiteye sahiptir. Çift somun ön yükleme düzenekleri, her yönde yalnızca bir bilyalı somun yüklendiğinden tek bir somunla aynı yük kapasitesine sahiptir.

Bilyalı vidaların üretimi için birçok yöntem vardır, ancak bunlar genellikle iki kategoriye ayrılır: hassas ve hassas artı. Hassas dişli bilyalı vidanın yatağı soğuk haddeleme işlemiyle oluşturulur. Somun, vida performans kapasitesine uyacak şekilde işlenir. Bu yaklaşım, taşıma inç serisi vidalarda ±0,004 inç/ft kurşun doğruluğu mertebesinde orta düzeyde doğruluk sağlar. Hassas artı dişli bilyalı vidaların vidası ve somunu hassas taşlama ile üretilir. Hassas artı dişli bilyalı vidalar, hassas artı inç serisi vidalarda ±0,0005 inç/ft kurşun doğruluğu ile çok daha yüksek bir doğruluk sunar. Hassas artı dişli bilyalı vidaların maliyeti, daha yüksek işleme süresi nedeniyle hassas vidalardan daha yüksektir.

Top dönüş sistemleri

Üç farklı tipte bilyalı dönüş sistemi yaygın olarak kullanılır. Genellikle inç vidalarda kullanılan harici dönüş boruları uygun maliyetlidir ve kurulumu, bakımı ve onarımı kolaydır. Dahili düğme dönüş sistemleri genellikle düşük uçlu vidalarda kullanılır. Kompakt olup, montajı zorlaştıracak harici radyal çıkıntıları yoktur ve harici dönüşlerden daha az gürültü ve titreşim sunarlar. Dahili düğme dönüş sistemleri genellikle 4 noktalı temas, tek somun ve ön yükleme tertibatlarında kullanılır. Dahili uç kapağı dönüşleri genellikle yüksek uçlu vidalarda kullanılır. Kompakt olup, montajı zorlaştıracak harici radyal çıkıntıları yoktur. Gürültüleri ve titreşimleri de harici dönüşlere kıyasla düşüktür.

Bilyalı vida seçimi

Belirli bir uygulama için gereken belirtilen yük kapasitesini ve ömrü sağlayan bilyalı vida düzeneği, yinelemeli bir süreçle en iyi şekilde seçilir. Tasarım yükü, sistem yönü, seyahat uzunluğu, gereken ömür ve gereken hız, bilyalı vida düzeneğinin çapını ve ucunu belirlemek için kullanılır. Daha sonra, bireysel bilyalı vida bileşenleri doğruluk ve tekrarlanabilirlik gereksinimi, boyut kısıtlamaları, montaj yapılandırması, mevcut güç gereksinimleri ve çevre koşullarına göre seçilir.

Uygulamanın gerektirdiği konumsal doğruluk ve tekrarlanabilirliği belirleyerek başlayın. İnç bilyalı vidalar iki ana sınıfta üretilir - Taşıma ve hassas artı. Taşıma sınıfı bilyalı vidalar yalnızca kaba hareket gerektiren veya konumsal konum için doğrusal geri bildirim kullanan uygulamalarda kullanılır. Hassas artı sınıfı bilyalı vidalar, doğru ve tekrarlanabilir konumlandırmanın kritik olduğu yerlerde kullanılır. Taşıma sınıfı vidalar, vidanın faydalı uzunluğu boyunca daha fazla kümülatif değişime izin verir. Hassas artı sınıfı vidalar, vidanın tüm faydalı uzunluğu boyunca hassas konumlandırma için kurşun hatası birikimini içerir.

Bilyalı vida tertibatının makineye nasıl monte edileceğini belirleyin. Uç desteklerin konfigürasyonu ve hareket mesafesi, bilyalı vidanın yük ve hız sınırlamalarını belirleyecektir.

Gerilim altındaki bir bilyalı vida, somunun nominal kapasitesine kadar yükleri kaldırabilir. Basınç altındaki bir bilyalı somun için, tasarım yükünü karşılayan veya aşan bir bilyalı vida çapı seçmek için üreticiden temin edilebilen bir basınç yükleme çizelgesi kullanın. Örneğin, çizilen noktanın içinden veya üstünden ve sağından geçen eğrilere sahip tüm vidalar, aşağıdaki örnek uygulama için uygundur. Bu grafikte gösterilen uygun basınç yükleri, bireysel bilyalı somun tertibatı için derecelendirme tablosunda verilen maksimum statik yük kapasitesini aşmamalıdır. Dolayısıyla, 85 inç (2159 mm) uzunluğunda, 30.000 lb (133.500 N) sistem yükünde ve bir ucu sabitlenmiş ve diğer ucu desteklenmiş bir uç sabitliğinde, minimum seçim 1,750 x 0,200 hassasiyet artı inç bilyalı vida tertibatıdır.

Aşağıdaki formülü kullanarak hız gereksinimini karşılayacak bilyalı vidanın ilerlemesini hesaplayın.

Öncü (inç) = SeyahatHızı (inç. dak.-1)/rpm

Uygulamanın yaşam beklentisinin belirlenmesi

Montaj ömrü, her bir bilyalı somun için belirtilen dinamik yük derecesi kullanılarak hesaplanabilir. Eğrileri çizilen noktanın içinden geçen veya üstünde olan tüm bilyalı somunlar örnek için uygundur. Bu grafikte gösterilen uygun ömür beklentileri, her bir bilyalı somun montajı için derecelendirme tablosunda verilen maksimum statik yük kapasitesini aşmamalıdır. Bu örnekte, istenen uygulama ömrü beklentisi (toplam hareket) 2 milyon inçtir (50,8 milyon mm). Ardından maksimum normal çalışma yükü 10.000 lb'dir (44.500 N).

Vida kritik hızının belirlenmesi

Kritik vida hızı, tertibatın dönme hızının harmonik titreşimler oluşturduğu durumdur. Kritik hız, vidanın kök çapına, desteksiz uzunluğa ve uç destek yapılandırmasına bağlıdır. Çoğu üretici çizelgesinde, eğrileri çizilen noktanın içinden veya üstünden ve sağından geçen tüm vidalar aşağıdaki örnek için uygundur. Dört uç sabitleme çizimi, dönen bir şaftı desteklemek için yatak yapılandırmalarını gösterir ve çizelge, bu koşulların desteksiz vida uzunluğu için kritik şaft hızı üzerindeki etkisini gösterir. Bu grafikte gösterilen kabul edilebilir hızlar, seçilen vida şaftı için geçerlidir ve ilişkili tüm bilyalı somun tertibatlarının elde edebileceği hızları göstermez.

Yük, ömür ve hız hesaplamaları seçilen bilyalı vida tertibatının tasarım gereksinimlerini karşıladığını veya aştığını doğrularsa, bir sonraki adıma geçin. Aksi takdirde, daha büyük çaplı vidalar yük kapasitesini artıracak ve hız derecesini yükseltecektir. Daha küçük uçlar doğrusal hızı azaltacaktır (sabit giriş motor hızı varsayılarak), motor hızını artıracaktır (sabit doğrusal hız varsayılarak) ve gereken giriş torkunu düşürecektir. Daha yüksek uçlar doğrusal hızı artıracaktır (sabit giriş motor hızı varsayılarak), giriş motor hızını azaltacaktır (sabit doğrusal hız varsayılarak) ve gereken giriş torkunu yükseltecektir.

Bilyalı somunun uygulamaya nasıl arayüz oluşturacağını belirleyin. Bilyalı somun flanşı, bilyalı somunu yüke bağlamanın tipik yöntemidir. Dişli bilyalı somunlar ve silindirik bilyalı somunlar, arayüzü sağlamanın alternatif yollarıdır.

Önceden yüklenmiş bilyalı somunlar sistem boşluğunu ortadan kaldıracak ve sertliği artıracaktır. Silecek kitleri tertibatı kirleticilerden korur ve yağlama içerir. Çoğu bilyalı vida için yatak destekleri ve uç işleme de mevcuttur.

Bilyalı vidalar, düzgün bir şekilde takılmadan önce dikkatlice ele alınmalıdır. Bilyalı rulmanlara gelen darbeler, brinelleme veya çatlama yoluyla rulman yuvalarına zarar verebilir. Vidanın yüksek yükleri veya esnemesi eğilmeye yol açabilir. Montajı paketlenmiş ve yağlanmış halde tutmak ve temiz, kuru bir alanda saklamak önemlidir çünkü döküntü ve kirlilik, devridaim raylarını tıkayabilir ve yüksek nem veya yağmur korozyona neden olabilir.

Sistem montajı bir diğer önemli husustur. Bilyalı somun yalnızca eksenel olarak yüklenmelidir, çünkü herhangi bir radyal yükleme tertibatın performansını önemli ölçüde azaltır. Tertibat ayrıca, optimum performans ve ömür elde etmek için tahrik sistemi, yatak destekleri ve yük ile düzgün bir şekilde hizalanmalıdır.

Bilyalı vida yağlaması

Bilyalı vida tertibatı asla uygun yağlama olmadan çalıştırılmamalıdır. Yağlayıcılar, bilyalar ve oluklar arasındaki yuvarlanma direncini ve bitişik bilyalar arasındaki kayma sürtünmesini en aza indirerek bilyalı vida tertibatlarının düşük sürtünme avantajını korur.

Yağ, doğrudan ihtiyaç noktasına kontrollü bir akış hızında uygulanabilir ve bilyalı somundan geçerken kirleticileri temizler. Ayrıca soğutma da sağlayabilir. Öte yandan, yağın proses sıvılarını kirletme potansiyeli de bulunduğundan, yağı düzgün bir şekilde uygulamak için bir pompa ve ölçüm sistemine ihtiyaç vardır.

Gres, yağdan daha az maliyetlidir ve daha az sıklıkta uygulama gerektirir ve işlem sıvılarını kirletmez. Öte yandan, gresin bilyalı somunun içinde tutulması zordur ve bilyalı somun hareketinin uçlarında birikme eğilimindedir, burada talaş ve aşındırıcı parçacıklar biriktirir. Eski gresin yeniden yağlama gresiyle uyumsuzluğu bir sorun yaratabilir, bu nedenle uyumluluğu kontrol etmek önemlidir. Yük taşıyan bir gres, bir tertibatın ömrünü uzatmaya yardımcı olabilir, ancak genel yük derecesi değişmeyecektir.