Lineaire asdoorbuiging: wanneer heeft een niet-ondersteunde as extra ondersteuning nodig

 

In veel eenvoudige lineaire bewegingssystemen kan een niet-ondersteunde lineaire as goed werken als de slag kort is en de belasting licht. Het is economisch, eenvoudig te installeren en wordt veel gebruikt met standaard lineaire lagers. Wanneer de as echter langer wordt of de bewegende last zwaarder wordt, kan het doorbuigen van de as een echt probleem worden.

Lineaire asdoorbuiging betekent niet altijd dat de as gebroken is. In veel gevallen buigt de as onder belasting slechts licht door. Maar zelfs een kleine mate van buiging kan de beweging van het lineaire lager beïnvloeden. Het lager kan in sommige posities strak aanvoelen, de glijkracht kan ongelijkmatig worden of de machine kan bij herhaalde bewegingen stabiliteit verliezen.

In dit artikel wordt uitgelegd wat lineaire asdoorbuiging is, waarom niet-ondersteunde assen gemakkelijker buigen en wanneer:ondersteunde lineaire as, SBR ondersteunde rail, TBR ondersteunde railof profiel lineaire geleiding moet worden overwogen.

Wat is lineaire asafbuiging?

Lineaire asdoorbuiging verwijst naar het buigen of doorzakken van eenronde lineaire asonder belasting. Dit komt het meest voor als de as alleen aan beide uiteinden wordt ondersteund en de niet-ondersteunde overspanning relatief lang is.

Bij een lineair lagersysteem is de as niet alleen een geleidingsvlak. Het wordt ook onderdeel van de draagconstructie. Als de as tijdens bedrijf buigt, verandert de contacttoestand tussen de as en het lineaire lager. Dit kan de wrijving vergroten, een ongelijkmatige belasting op de lagerkogels veroorzaken en de soepelheid van de beweging verminderen.

Om deze reden moet de doorbuiging van de as samen met de asdiameter, aslengte, belastingsgewicht, lagertype, installatierichting en stijfheid van het machineframe worden beschouwd.

Waarom niet-ondersteunde lineaire assen gemakkelijker buigen

Een niet-ondersteunde lineaire as wordt meestal aan beide uiteinden bevestigd of gemonteerd met assteunblokken. Het middengedeelte van de schacht heeft geen doorlopende ondersteuning. Wanneer de schacht kort is, kan deze structuur eenvoudig en effectief zijn. Maar wanneer de afstand tussen de steunen groter wordt, wordt de as gemakkelijker te buigen onder het gewicht van de bewegende delen.

Dit is vooral belangrijk bij horizontale bewegingssystemen. Bij horizontale installatie werkt de zwaartekracht rechtstreeks op de as en de bewegende wagen. Als de asdiameter te klein is voor de overspanning en belasting, kan de as in het midden doorbuigen. Hoe langer de niet-ondersteunde overspanning, hoe belangrijker de stijfheid wordt.

Het probleem is niet altijd op het eerste gezicht zichtbaar. Een as kan er recht uitzien als er geen belasting is, maar nadat het lineaire lagerblok, de montageplaat, het armatuur of het werkstuk is toegevoegd, kan de as voldoende buigen om beweging te beïnvloeden.

Wanneer wordt asdoorbuiging een probleem?

Een kleine mate van asdoorbuiging kan nog steeds acceptabel zijn bij apparatuur met lage-precisie of lichte- apparatuur. Doorbuiging van de as wordt een probleem wanneer dit de lagerbeweging, de positioneringsstabiliteit of de levensduur begint te beïnvloeden.

In veel echte toepassingen is het eerste waarschuwingssignaal het niet zichtbaar buigen. In plaats daarvan kan de machine onstabiele bewegingen of een ongelijkmatige glijweerstand vertonen.

Als deze problemen optreden na het vergroten van de aslengte, het belastingsgewicht of de werksnelheid, moet de asdoorbuiging worden gecontroleerd voordat alleen het lager wordt vervangen.

Asdoorbuigingsreferentie: hoeveel is te veel

De volgende tabel toont geschatte middelpuntdoorbuigingswaarden voor een eenvoudig ondersteunde horizontale as onder een centrale puntbelasting. Bij deze cijfers wordt uitgegaan van een massieve stalen as (E=206 GPa) die aan beide uiteinden wordt ondersteund, waarbij de belasting wordt uitgeoefend in het midden - in het slechtste- geval voor doorbuiging.

 

Asdiameter	Niet-ondersteunde spanwijdte	5 kg belasting	10 kg belasting	20 kg belasting
16 mm	400 mm	0,05 mm	0,10 mm	0,20 mm
16 mm	600 mm	0,17 mm	0,34 mm	0,68 mm
20 mm	500 mm	0,04 mm	0,08 mm	0,16 mm
20 mm	800 mm	0,16 mm	0,32 mm	0,64 mm
25 mm	600 mm	0,04 mm	0,08 mm	0,16 mm
25 mm	1000 mm	0,19 mm	0,38 mm	0,76 mm
32 mm	800 mm	0,04 mm	0,08 mm	0,16 mm
32 mm	1200 mm	0,20 mm	0,40 mm	0,80 mm

 

 

Opmerking: deze waarden weerspiegelen de eigen-doorbuiging van het asgewicht plus de gecombineerde doorbuiging van de puntbelasting. De werkelijke doorbuiging is afhankelijk van de positie van het lagerblok, de massaverdeling van de wagen en de stijfheid van het machineframe. Gebruik deze cijfers als startreferentie, niet als definitieve ontwerpberekening.

 

Hoeveel doorbuiging is acceptabel?

Als praktische referentie voor het selecteren van een asondersteuningsmethode:

 

Onder 0,05 mm:Over het algemeen aanvaardbaar voor de meeste lichte- toepassingen en algemene automatiseringstoepassingen

0,05–0,10 mm:Grenslijn - kan merkbare weerstandsvariaties in het lager veroorzaken; overweeg een grotere diameter of ondersteunde as

Boven 0,10 mm:Veroorzaakt waarschijnlijk lagerbinding, ongelijkmatige glijkracht en versnelde slijtage; een ondersteunde as, SBR-rail of profiellineaire geleiding moet worden geëvalueerd

 

Voor precisieapparatuur zoals lasermarkeermachines, inspectiesystemen of coördinatenmeettafels is de aanvaardbare limiet doorgaans 0,02–0,03 mm. In deze gevallen is een niet-ondersteunde as zelden de juiste keuze, ongeacht de diameter.

Niet-ondersteunde lineaire as versus ondersteunde lineaire as: het echte verschil

Het belangrijkste verschil tussen een niet-ondersteunde lineaire as en een ondersteunde lineaire as is niet alleen de vorm van het product. Het is de manier waarop de as wordt ondersteund tijdens bedrijf.

Een niet-ondersteunde as is voornamelijk afhankelijk van eindsteunen of montageblokken. Een ondersteunde lineaire as heeft over zijn lengte een steunbasis onder de as. Deze continue ondersteuning helpt het buigen te verminderen en verbetert de stabiliteit bij toepassingen met langere reizen.

Dit betekent niet dat een ondersteunde as altijd de betere keuze is. De juiste keuze is afhankelijk van de daadwerkelijke belasting, slag, asdiameter, nauwkeurigheidseis en beschikbare montageruimte.

Factoren die de lineaire asdoorbuiging vergroten

De doorbuiging van de as mag niet alleen worden beoordeeld op basis van de lengte van de as. Een lange as met een voldoende grote diameter en lichte belasting kan nog steeds goed werken. Een kortere schacht met zware belasting en slechte ondersteuning kan nog steeds bewegingsproblemen veroorzaken. Verschillende factoren moeten samen worden gecontroleerd.

Schachtlengte

Hoe langer de niet-ondersteunde overspanning, hoe gemakkelijker de as buigt. Apparatuur voor lange reizen, schuiftafels, snijmachines en automatiseringsframes moeten meer aandacht besteden aan asondersteuning.

Asdiameter

Een grotere asdiameter zorgt doorgaans voor een hogere stijfheid. Als de asdiameter te klein is voor de verplaatsingslengte en belasting, kan het nodig zijn de diameter te vergroten of de ondersteuningsmethode te wijzigen.

Gewicht laden

De bewegende plaat, opspanning, gereedschap, werkstuk en lagerblokken voegen allemaal belasting toe aan het geleidingssysteem. Als de werkelijke belasting hoger is dan verwacht, kan de as meer doorbuigen dan het oorspronkelijke ontwerp toestond.

Ondersteuning afstand

Bij niet-ondersteunde assen is de afstand tussen de steunpunten erg belangrijk. Als de steunen te ver uit elkaar staan, wordt het middengedeelte van de as het zwakste gedeelte onder belasting.

Installatie Richting

Bij horizontale installatie kan de zwaartekracht ervoor zorgen dat de as doorbuigt. Bij verticale installatie kan de as voornamelijk worden gebruikt voor geleiding, maar uitlijning en stijfheid zijn nog steeds belangrijk voor een stabiele beweging.

Parallelle asuitlijning

Veel machines gebruiken twee parallelle assen. Als de ene as meer buigt dan de andere, of als de twee assen niet parallel zijn geïnstalleerd, kunnen de lineaire lagers vastlopen. In dit geval kan het probleem lijken op een defect aan een lager, maar de echte oorzaak kan steun of uitlijning zijn.

Wanneer moet u een ondersteunde lineaire as kiezen?

Een ondersteunde lineaire as wordt meestal overwogen wanneer het bewegingssysteem betere ondersteuning nodig heeft dan een eenvoudige niet-ondersteunde as kan bieden. Het wordt vaak gebruikt bij toepassingen met langere slag waarbij de as stabiel moet blijven tijdens herhaalde bewegingen.

Mogelijk hebt u een ondersteunde lineaire as of SBR-ondersteunde lineaire rail nodig wanneer:

• De schacht is lang en wordt alleen aan beide uiteinden ondersteund.
• De bewegende plaat of wagen is niet erg licht.
• Het lager wordt strak in het midden van de slag.
• De machine heeft een soepelere beweging nodig over een langere slag.
• Het systeem wordt gebruikt in CNC-routers, houtbewerkingsmachines, automatiseringstafels, verpakkingsmachines en soortgelijke apparatuur.
• De koper heeft een betere stabiliteit nodig, maar geen lineaire geleiding met een hoog-stijfheidsprofiel.

SBR-draagrails zijn een veel voorkomende oplossing voor economisch ondersteunde ronde-assystemen. TBR-ondersteunde rails kunnen worden overwogen wanneer de constructie een betere stijfheid nodig heeft dan een standaard SBR-systeem.

Wanneer is een niet-ondersteunde as nog acceptabel?

Een niet-ondersteunde lineaire as is in veel machines nog steeds nuttig. Deze mag niet bij elke toepassing worden vervangen door een ondersteunde as. Voor systemen met een korte slag en lichte belasting kan een niet-ondersteunde as eenvoudiger, compacter en zuiniger zijn.

Een niet-ondersteunde lineaire as kan geschikt zijn wanneer:

• De slaglengte is kort.
• De bewegende last is licht.
• De asdiameter is groot genoeg voor de overspanning.
• De machine vereist geen hoge stijfheid of hoge positioneringsnauwkeurigheid.
• De uitrusting heeft voldoende frameondersteuning en een goede uitlijning.
• Het ontwerp vereist een eenvoudige en goedkope- lineaire bewegingsstructuur.

Voor veel lichte- apparaten kan een niet-ondersteunde as met een geschikt lineair lager zorgen voor een soepele en betrouwbare beweging. De sleutel is om te controleren of de overspanning, belasting en stijfheid overeenkomen met de werkelijke werkomstandigheden.

Wanneer moet u in plaats daarvan een lineaire profielgeleiding overwegen?

Een ondersteunde lineaire as kan de doorbuiging verminderen, maar verschilt nog steeds van een lineaire geleiding met profiel. Als de machine een hogere stijfheid, een sterker momentbelastingsvermogen, een betere precisie of weerstand tegen snijkracht en trillingen vereist, kan een lineaire geleiding met profiel geschikter zijn.

Lineaire profielgeleidingen worden vaak gebruikt in CNC-machines, hoge-automatiseringssystemen, precisiepositioneringsapparatuur en zware- machineconstructies. Ze bieden een stijvere rail- en blokstructuur dan een systeem met ronde schachten.

Simpel gezegd is een ondersteunde as vaak een praktische upgrade van een niet-ondersteunde as. Een lineaire profielgeleiding is een sterkere oplossing wanneer de toepassing een hogere stijfheid en nauwkeurigheid vereist.

Praktische checklist voordat u een lineair assysteem selecteert

Alvorens te kiezen tussen een niet-ondersteunde as, ondersteunde as, SBR-rail, TBR-rail of profiellineaire geleiding, moeten kopers de werkelijke werkomstandigheden bevestigen in plaats van alleen op asdiameter of prijs te selecteren.

Als de toepassing een lange slag, gemiddelde of zware belasting, zichtbare asbuiging, onstabiele glijkracht of lagerbinding kent, moet de ondersteuningsmethode worden beoordeeld voordat de definitieve keuze wordt gemaakt.

Conclusie

Niet-ondersteunde lineaire assen zijn eenvoudig en economisch, en nog steeds geschikt voor veel toepassingen met korte-slag en lichte- belasting. Wanneer de as echter langer wordt, de belasting toeneemt of de machine een stabielere beweging nodig heeft, kan lineaire asafbuiging een serieus selectieprobleem worden.

Doorbuiging van de as wordt een probleem wanneer dit leidt tot vastlopen van de lagers, ongelijkmatig glijden, geluid, slijtagesporen, trillingen of een onstabiele positioneringsnauwkeurigheid. In deze gevallen kan een ondersteunde lineaire as, een SBR-ondersteunde rail, een TBR-ondersteunde rail of een lineaire profielgeleiding nodig zijn.

De beste oplossing moet worden gekozen op basis van de asdiameter, lengte, belasting, slag, installatierichting, lagertype en vereiste stijfheid. Een correcte ondersteuningsmethode kan ervoor zorgen dat het lineaire bewegingssysteem soepeler werkt en dat lagerproblemen bij langdurig gebruik- worden verminderd.