Startkoppel van kogelomloopspindel versus loopkoppel: waarom zijn ze verschillend?

Het startkoppel en het loopkoppel van de kogelomloop beschrijven verschillende bedrijfsomstandigheden. Het startkoppel moet de rotatie initiëren en de as versnellen, terwijl het loopkoppel het systeem in beweging houdt nadat de beweging is gestabiliseerd.

Bij een correct gemonteerd kogelomloopspindelsysteem kan het startkoppel iets hoger zijn dan het constante draaimoment. Een grote koppeltoename, een sterke positie-afhankelijke weerstand of een voortdurend stijgende motorstroom kunnen duiden op ongeschikte smering, overmatige voorspanning, afdichtingsweerstand, problemen met de ondersteuning-lagers of een verkeerde uitlijning van de installatie.

Als u begrijpt waar het koppel vandaan komt, kunt u de normale weerstand van kogelomloopspindels onderscheiden van een zich ontwikkelend mechanisch probleem.

1. Wat is het startkoppel van de kogelomloopspindel?

Het startkoppel is het koppel dat nodig is op het moment dat de kogelomloopspindel vanuit rust begint te draaien. In sommige engineering- en onderhoudscontexten wordt het ook wel losbreekkoppel genoemd.

Het startkoppel kan het volgende omvatten:

• Koppel vereist om de externe axiale belasting te verplaatsen
• Koppel vereist om de bewegende massa te versnellen
• Koppel vereist om de kogelomloopspindel, koppeling en motorrotor te versnellen
• Interne weerstand door voorbelasting van de kogelomloopspindel
• Weerstand tegen moerafdichtingen en ruitenwissers
• Ondersteunt de weerstand tegen-lagers en olieafdichtingen-
• Weerstand tegen vet voordat het begint te circuleren
• Geleidingsweerstand, kabel-ketting en machine-afdichting

Het startkoppel is niet noodzakelijkerwijs één vaste waarde. Dit kan veranderen afhankelijk van de temperatuur, de smeringsconditie, de positie van de schroef, de rijrichting en hoe lang de machine stil heeft gestaan.

2. Wat is het draaimoment van de kogelomloopspindel?

Het draaimoment is het koppel dat nodig is nadat de kogelomloopspindel in beweging is gekomen. Het kan worden geëvalueerd tijdens acceleratie, rijden met constante- snelheid of vertraging, dus de bedrijfsomstandigheden moeten worden vermeld bij het vergelijken van waarden.

Voor praktische analyse kan het draaimoment in twee omstandigheden worden verdeeld:

Draaimoment tijdens acceleratie

De motor moet de bewegende massa en roterende componenten blijven versnellen. Het koppel kan dicht bij de startwaarde blijven totdat de doelsnelheid is bereikt.

Stabiel draaimoment

Nadat de as een constante snelheid heeft bereikt, wordt het versnellingskoppel ongeveer nul. De motor moet voornamelijk de externe werkbelasting en de mechanische weerstand van het kogelomloopspindelsysteem overwinnen.

Dit is de reden waarom het koppel bij stabiel draaien gewoonlijk lager is dan het start- of acceleratiekoppel.

3. Startkoppel versus loopkoppel

Vergelijking	Startkoppel	Stabiel koppel
Bedrijfstoestand	As begint vanuit rust te bewegen	As beweegt met ongeveer constante snelheid
Acceleratie koppel	Normaal inbegrepen	Ongeveer nul bij constante snelheid
Bestand tegen vet	Kan hoger zijn na een lange stop of bij lage temperatuur	Kan afnemen nadat het smeermiddel opnieuw is verdeeld
Motorcontrole	Controleer het piekkoppel	Controleer continu- en RMS-koppel
Typisch symptoom bij overmatig gebruik	Opstartstroompiek of onvermogen om te bewegen	Continue hitte, hoge stroom of onstabiele snelheid

4. Basiscomponenten van het koppel van de kogelomloopspindel

Het totale motorkoppel tijdens het opstarten kan conceptueel worden weergegeven als:

Bij constante snelheid wordt de vergelijking ongeveer:

Waar:

• T_ladenis het koppel dat nodig is om de externe axiale belasting te overwinnen.
• T_{lineaire versnelling}is het koppel dat nodig is om de bewegende tafel en de lading te versnellen.
• T_{roterende traagheid}is het koppel dat nodig is om de kogelomloopspindel, koppeling en andere roterende delen te versnellen.
• T_sleureninclusief kogelmoervoorspanning, afdichtingen, smering en interne rolweerstand.
• T_anderomvat steunlagers, geleidingen, kabelkettingen en andere machineweerstanden.

Dit onderscheid is belangrijk omdat de kogelomloopspindel zelf mogelijk slechts een deel van het gemeten motorkoppel voor zijn rekening neemt.

5. Koppel berekenen op basis van axiale belasting

Het koppel dat nodig is om een ​​roterende beweging om te zetten in een axiale kracht kan worden geschat met behulp van:

Deze berekening omvat niet automatisch het koppel van de moervoorspanning, afdichtingen, steunlagers of roterende traagheid. Deze extra koppelcomponenten moeten afzonderlijk worden beschouwd.

Stel bijvoorbeeld dat een kogelomloopspindel een axiale belasting van 1.000 N verplaatst met een spoed van 10 mm en een geschat aandrijfrendement van 0,90:

Als het gemeten koppel bij constant draaien 2,10 N·m bedraagt, kan de extra 0,33 N·m afkomstig zijn van de sleepkracht van de kogelmoeren, steunlagers, afdichtingen en andere machineweerstand.

Als het startkoppel 3,00 N·m bereikt, kan het verschil ook het acceleratiekoppel en een grotere smeermiddelweerstand bij het opstarten omvatten. Het resultaat moet worden geanalyseerd door de bedrijfsomstandigheden te scheiden in plaats van aan te nemen dat de kogelomloopspindel defect is.

6. Hoe de voorbelasting van de kogelomloopspindel het koppel beïnvloedt

De voorspanning van de kogelomloopspindel verwijdert of vermindert de interne axiale speling door een gecontroleerd contact tussen de kogels en de loopbanen te behouden. Dit verbetert de stijfheid en de omkeernauwkeurigheid, maar verhoogt ook de interne rolweerstand.

Een hogere voorbelasting levert over het algemeen het volgende op:

• Lagere axiale speling
• Grotere systeemstijfheid
• Betere omkeerstabiliteit
• Hoger sleepkoppel
• Hogere motorstroom
• Meer wrijvingswarmte bij snelheid

Een voorgespannen moer kan daarom strakker aanvoelen dan een moer met speling-, zelfs als beide producten correct werken.

Meer voorspanning is echter niet altijd beter. Overmatige voorbelasting kan abnormale hitte, een verlaagd maximumtoerental, een hoger motorvermogen en een kortere levensduur van de kogelomloopspindel veroorzaken.

Het voorbelastingskoppel moet worden geëvalueerd aan de hand van de specificaties van de fabrikant voor de daadwerkelijke schroefdiameter, draad, moertype en voorbelastingsniveau. Er kan niet één universele handgevoelsnorm- worden toegepast op elke kogelomloopspindel.

7. Weerstand tegen afdichting en wisser

Kogelomloopmoerafdichtingen helpen het binnendringen van stof en verontreinigingen te beperken, terwijl het smeermiddel in de moer wordt vastgehouden. Doordat de afdichtlippen in contact komen met of nauw aansluiten op het schroefoppervlak, dragen zij bij aan de loopweerstand.

De afdichtingsweerstand kan merkbaarder worden wanneer:

• De afdichtingen zijn nieuw
• Het afdichtingsmateriaal is relatief stijf
• De bedrijfstemperatuur is laag
• Het schroefoppervlak is droog
• De afdichtingen zijn vervuild of beschadigd
• De afdichting is niet geschikt voor de schroefgeometrie

Een kleine, consistente hoeveelheid afdichtingsweerstand kan normaal zijn. Weerstanden die bij één schroefpositie scherp veranderen of zichtbare schade aan de afdichting veroorzaken, vereisen inspectie.

8. Hoe smering het startkoppel verandert

Smering vermindert het contact met metaal en ondersteunt een soepele balcirculatie, maar het type, de hoeveelheid, de temperatuur en de toestand van het smeermiddel hebben ook invloed op het sleepkoppel.

Viscositeit van het vet

Een vet met een hoge-viscositeit of hoge- consistentie kan meer weerstand creëren dan een lichter smeermiddel, vooral tijdens het opstarten. Het smeermiddel moet worden geselecteerd op basis van belasting, snelheid, temperatuur en de eisen van de fabrikant van de kogelomloopspindel.

Lage temperatuur

Vet wordt beter bestand tegen beweging naarmate de temperatuur daalt. Een kogelomloopspindel die normaal werkt in een warme werkplaats, heeft mogelijk merkbaar meer opstartkoppel nodig in een koude omgeving.

Overmatig vet

Als u de moer te vol doet, kan het vet gaan karnen. De kogels moeten overtollig vet door het circulatiesysteem duwen, waardoor de weerstand en de temperatuur toenemen.

Onvoldoende smering

Te weinig smeermiddel kan ook de weerstand verhogen, omdat de rolcontacten en afdichtingen zonder voldoende smeerfilm werken. Het kan leiden tot lawaai, temperatuurstijging en progressieve slijtage.

Lange periodes zonder beweging

Na een lange stilstand kan het zijn dat het smeermiddel niet meer gelijkmatig over het werkgebied wordt verdeeld. Het startkoppel kan tijdelijk veranderen totdat een langzame volledige-slagbeweging dit herverdeelt.

Voor gedetailleerde smeermiddelselectie en onderhoudsprincipes, zieSmering van kogelomloopspindels: olie versus vet en onderhoudspraktijken.

9. Waarom een ​​nieuwe kogelomloopspindel strakker kan aanvoelen

Een nieuwe kogelomloopspindel kan een hogere of merkbaardere weerstand hebben dan een versleten speling--type assemblage, omdat het contact tussen de kogel- en- het loopvlak, de voorspanning, de afdichtingen en het smeermiddel nog steeds in hun oorspronkelijke staat zijn.

Een nieuwe kogelomloopspindel kan uniform strak aanvoelen vanwege:

• Gespecificeerde moervoorspanning
• Nieuw afdichtingscontact
• Vers vet dat nog niet is gedistribueerd
• Lage temperatuur tijdens inspectie
• Steunlagers die ook voorgespannen zijn

Uniforme weerstand verschilt van binding. Een correct gemonteerde schroef moet soepel draaien zonder plotselinge krappe plekken, schrapen, metaalachtig klikken of grote koppelvariaties tijdens de slag.

Laat een abnormaal strakke kogelomloopspindel niet opzettelijk met hoge snelheid draaien om deze 'in te slijten'. Bevestig eerst de productspecificatie, smering en installatieconditie.

10. Verkeerde uitlijning en hoog koppel

Een kogelomloopspindel is primair ontworpen om axiale kracht te dragen. Er mag niet worden geforceerd om een ​​offsetmotor, verkeerd uitgelijnde steuneenheden of een verkeerd geplaatste kogelmoerbehuizing te compenseren.

Veel voorkomende uitlijningsproblemen zijn onder meer:

• Motoras en kogelomloopspindel zijn niet coaxiaal.
• De koppeling is geïnstalleerd met overmatige offset of hoekafwijking.
• De vaste en ondersteunde lagereenheden zijn niet uitgelijnd.
• Het moerhuis trekt de kogelmoer zijwaarts.
• De schroefas is niet parallel aan de lineaire geleidingen.
• De lagerzittingen of asschouders komen niet overeen met de afmetingen van de eindsteun-.
• De montagebouten worden vastgedraaid voordat de constructie zichzelf- kan uitlijnen.

Een verkeerde uitlijning veroorzaakt vaak een koppel dat verandert met de positie van de schroef. De as kan bijvoorbeeld gemakkelijk roteren nabij het ene uiteinde, maar strak worden nabij het midden of het tegenoverliggende uiteinde.

In die situatie neemt het vergroten van het motorvermogen de mechanische oorzaak niet weg. Hierdoor kan de machine blijven bewegen terwijl de slijtage van de moer, steunlagers en koppeling wordt versneld.

11. Steunlagers kunnen ook het koppel verhogen

Een hoog koppel wordt niet altijd veroorzaakt door de kogelmoer. Vaste-eindsteuneenheden maken gewoonlijk gebruik van hoek-contactlagers om de axiale beweging te controleren. Hun lagering en voorspanning beïnvloeden de rotatieweerstand.

Het koppel van de ondersteuning-kan te hoog worden vanwege:

• Overmatige lagervoorspanning
• Onjuiste lageroriëntatie
• Te vast aangedraaide borgmoer
• Ongeschikte hoeveelheid vet
• Onjuiste pasvorm van het lager-zadel
• Vervuiling of lagerschade
• Vaste en ondersteunde uiteinden worden uit de uitlijning geforceerd

Als de kogelomloopspindel soepel draait voordat de borgmoer van de steun wordt vastgedraaid, maar daarna strak komt te zitten, moet de steun-lagerconstructie worden gecontroleerd voordat de kogelmoer wordt vervangen.

12. Startkoppel in horizontale en verticale assen

Horizontale as

Op een horizontale as dragen de lineaire geleidingen normaal gesproken het gewicht van de bewegende tafel. Het startkoppel van de kogelomloopspindel wordt voornamelijk bepaald door de versnelling, de proceskracht, de geleidingsweerstand en de interne systeemweerstand.

Verticale as

Op een verticale as moet de motor ook tijdens de opwaartse beweging de zwaartekracht overwinnen. Het startkoppel kan daarom aanzienlijk hoger zijn dan op een overigens vergelijkbare horizontale as.

Een verticale as kan achteruit-rijden als het motorkoppel wordt verwijderd. Koppelberekening vervangt niet de noodzaak van een geschikte motorrem, tegengewicht of mechanisch last-houdsysteem.

13. Hoe het koppel van de kogelomloopspindel te meten

Het sleepkoppel kan het beste worden gemeten onder een duidelijk gedefinieerde toestand. Registreer of de meting alleen de kogelmoer, de steunlagers, afdichtingen, koppeling of de volledige machine-as omvat.

Een praktische inspectieprocedure is:

1. Maak de machine veilig en verwijder externe proceskrachten.
2. Ondersteun bij verticale assen de belasting mechanisch voordat u de motor of rem loskoppelt.
3. Ontkoppel de motor of koppeling als de test bedoeld is om de mechanische constructie te isoleren.
4. Gebruik een geschikt koppelmeetinstrument voor een laag-bereik op het schroefuiteinde.
5. Draai de schroef langzaam in voorwaartse richting en noteer de initiële piek.
6. Blijf draaien op een stabiel laag toerental en noteer het draaimoment.
7. Herhaal de test in omgekeerde richting.
8. Meet op verschillende posities langs de bruikbare slag.
9. Herhaal dit nadat het smeermiddel en de montage een stabiele temperatuur hebben bereikt.

De meting moet onder dezelfde omstandigheden worden herhaald bij het vergelijken van verschillende schroeven of het monitoren van veranderingen in de loop van de tijd.

Motorstroom kan nuttige informatie over de toestand opleveren, maar is niet automatisch gelijk aan het koppel van de kogelomloopspindel. Omzetting vereist een constant motorkoppel en moet rekening houden met de toestand van de aandrijving, motor, koppeling en volledige as.

14. Hoe de meting te interpreteren

Gelijkmatig koppel over de volledige slag

Een consistente weerstand kan wijzen op een normale voorspanning, weerstand tegen afdichting of smeerweerstand. Vergelijk de waarde met de product- of machinespecificatie.

Eén krappe positie

Een plaatselijke koppeltoename kan duiden op schade aan de as, vervuiling, defecten aan het loopvlak, plaatselijke buiging of vervorming van de installatie.

Het koppel neemt toe naar één uiteinde toe

Dit kan wijzen op een onjuiste uitlijning van de steun-eenheid, verplaatsing van de moer-behuizing of verlies van parallelliteit tussen de kogelomloopspindel en de lineaire geleidingen.

Het koppel is hoog in beide richtingen na installatie van de ondersteuning

Controleer de voorspanning van het vaste-eindlager, de borgmoer, de lagerpassing en de uitlijning van de twee steuneenheden.

Het startkoppel is hoog als het koud is, maar neemt na enkele cycli af

De viscositeit van het smeermiddel en de stijfheid van de afdichtingen kunnen hieraan bijdragen. Controleer of het vet geschikt is voor de minimale bedrijfstemperatuur.

Het draaikoppel blijft toenemen

Een aanhoudende stijging is zorgwekkender dan een korte opstartpiek. Stop en inspecteer op smeerproblemen, overmatige voorspanning, verkeerde uitlijning, lagerschade of abnormale hitte.

15. Normale weerstand of een probleem?

Observatie	Mogelijke interpretatie
Soepele en uniforme weerstand	Kan een normale voorspanning, afdichting of smeermiddelweerstand zijn
Korte opstarttoename bij lage temperatuur	Controleer de temperatuur van het smeermiddel en de hoeveelheid vet
Plotseling krappe plek op dezelfde positie	Inspecteer de uitlijning, vervuiling en staat van de loopbaan
Koppelveranderingen na het vastdraaien van de moerbehuizing	Mogelijke verkeerde uitlijning van de moer-behuizing
Koppelveranderingen na het aandraaien van de steunborgmoer	Mogelijke ondersteuning-probleem met lagervoorspanning
Hoog draaimoment bij stijgende temperatuur	Stop en inspecteer de volledige montage

16. Welk koppel moet worden gebruikt voor motorselectie?

De motorselectie mag niet alleen het startkoppel of alleen het loopkoppel gebruiken. De volledige bewegingscyclus moet worden gecontroleerd.

• Piekmotorkoppelmoet betrekking hebben op het opstarten, versnellen, vertragen en korte proces-krachtpieken.
• Continu koppelmoet, indien van toepassing, betrekking hebben op aanhoudende bewegings- en vasthoudomstandigheden.
• RMS-koppelmoet gedurende de volledige inschakelduur binnen het thermische vermogen van de motor blijven.
• Beschikbaar koppel bij bedrijfssnelheidmoet worden gecontroleerd aan de hand van de motorkoppel-snelheidscurve.

Het toevoegen van een veiligheidsfactor is nuttig, maar mag niet worden gebruikt om onbekende mechanische weerstand te verbergen. De weerstand van de kogelomloopspindel, het steun-lagerkoppel, de geleidingsweerstand en externe krachten moeten waar mogelijk afzonderlijk worden geschat of gemeten.

17. Problemen oplossen Overmatig startkoppel

Als het startkoppel hoger is dan verwacht, controleer dan het systeem in deze volgorde:

1. Bevestig of de as horizontaal of verticaal is en of de belastingsberekening correct is.
2. Controleer de acceleratie-, motorsnelheid- en bewegingsprofielinstellingen-.
3. Controleer het type kogelmoer en de gespecificeerde voorspanning.
4. Inspecteer het type smeermiddel, de hoeveelheid, de toestand en het temperatuurbereik.
5. Controleer afdichtingen en ruitenwissers op schade of vervuiling.
6. Draai de kogelomloopspindel voordat u de moerbehuizing aansluit om wijzigingen in de montage te identificeren.
7. Controleer de voorspanning van het vaste-eindlager en de staat van de borgmoer.
8. Controleer de uitlijning tussen de motor, koppeling en kogelomloopspindel.
9. Controleer de parallelliteit tussen de kogelomloopspindel en het lineaire geleidingssysteem.
10. Meet het koppel op verschillende posities en in beide richtingen.

Het vervangen van de motor door een groter model mag niet de eerste reactie zijn op onverklaard koppel. Als de mechanische weerstand abnormaal is, kan een sterkere motor het falen alleen maar vertragen, terwijl de spanning op de koppeling, moer en steunlagers toeneemt.

Conclusie

Het startkoppel van de kogelomloopspindel is normaal gesproken hoger dan het constante draaikoppel, omdat de motor beweging moet initiëren, de bewegende en roterende componenten moet versnellen en de initiële weerstand van voorbelasting, afdichtingen, smeermiddel en steunlagers moet overwinnen.

Het verschil moet soepel, herhaalbaar en consistent zijn met het geselecteerde kogelomloopspindel- en machineontwerp. Grote koppelschommelingen, plaatselijke krappe plekken, stijgend koppel of overmatige hitte mogen niet worden afgedaan als normaal inloopgedrag.

Voor een betrouwbare evaluatie moeten de externe belasting, versnelling, weerstand van de kogelomloopspindel, steun-lagerweerstand en de volledige uitlijning van de machine afzonderlijk worden bekeken. Dit maakt het mogelijk om de juiste motor te selecteren en mechanische problemen te identificeren voordat deze voortijdige slijtage veroorzaken.

DLY-benodigdhedenkogelomloopspindelsin verschillende diameters, leads, moerstructuren, voorbelastingsomstandigheden en nauwkeurigheidsgraden. Eindbewerking en bijpassende ondersteuningseenheden kunnen ook worden bevestigd volgens de machine-indeling.

Voor routine-inspectie en onderhoud, zie deOnderhoudsgids voor gerolde kogelomloopspindels.

← Terug naar DLY-blog