Een gegevensblad met kogelomloopspindels kan een dynamisch draagvermogen van 629 kgf vermelden. Betekent dit dat de kogelomloopspindel veilig een massa van 629 kg kan tillen? Niet noodzakelijkerwijs.
Draagvermogen kogelomloopspindelkan niet worden weergegeven door één cataloguswaarde. Dynamische belastingswaarde wordt gebruikt om de levensduur van rolvermoeidheid- te schatten, terwijl statische belastingswaarde betrekking heeft op permanente vervorming onder piekbelasting. De feitelijk toegestane belasting moet ook voldoen aan de asknik-, steun-lager-, kritische--snelheid, motor-, rem- en installatielimieten.
De installatierichting verandert niets aan de dynamische of statische belastingswaarde van de kogelomloopspindel. Het verandert de werkelijke axiale kracht die op de schroef inwerkt. Dit onderscheid is vooral belangrijk bij het vergelijken van horizontale en verticale assen.
Voorwaarden hoofdbelasting
| Parameter | Betekenis | Gebruikt voor | Niet hetzelfde als |
|---|---|---|---|
| Dynamisch draagvermogen Ca | Constante axiale belasting geassocieerd met een gestandaardiseerde basislevensduur | Berekening van de levensduur-van vermoeidheid tijdens herhaalde bewegingen | Maximale veilige bedrijfsbelasting |
| Statisch draagvermogen C0a | Axiale belasting die overeenkomt met een gedefinieerd niveau van permanente contactvervorming | Piek-belasting en statische-veiligheidsverificatie | Aanbevolen continue belasting |
| Werkelijke axiale belasting F | Kracht die tijdens de echte machinecyclus door de schroef wordt overgebracht | Motorafmetingen, levensduur, statische veiligheid en structurele controles | Massa uit zichzelf verplaatsen |
| Equivalente dynamische belasting Fm | Cyclus-gewogen belasting die wordt gebruikt wanneer de kracht verandert tijdens bedrijf | Dynamische-levensduurberekening | Eenvoudige rekenkundige gemiddelde belasting |
| Toegestane axiale belasting | Applicatie-specifieke toegestane kracht nadat alle limieten zijn gecontroleerd | Definitieve keuze voor kogelomloopspindel | Eén universeel percentage van Ca |
Dynamische belastingswaarde
Het basis dynamische draagvermogen Cais een levensreferentie voor vermoeidheid-. Voor een typische metrische kogelomloopspindel vertegenwoordigt dit een constante axiale belasting waarbij een groep nominaal identieke kogelomloopspindels een basislevensduur van één miljoen omwentelingen bereikt met een gedefinieerd betrouwbaarheidsniveau.
Het betekent niet dat er continu wordt gewerkt bij Cais de aanbevolen ontwerpvoorwaarde. Bij die belasting is de berekende basislevensduur slechts de gestandaardiseerde referentielevensduur. Een machine die tientallen miljoenen schroefomwentelingen nodig heeft, moet werken met een lagere equivalente dynamische belasting of een kogelomloopspindel met een hoger vermogen gebruiken.
Dynamische belastingsclassificatie wordt daarom gebruikt in een levensduurvergelijking. Het is geen directe verklaring van hoeveel massa een machine kan dragen.
Statische belasting
Het basis statische draagvermogen C0agaat gepaard met permanente vervorming bij het zwaarst belaste contact tussen de kogels en de loopbanen. Het wordt gedefinieerd door een gestandaardiseerd vervormingscriterium in plaats van door zichtbare breuk van de schroef.
Permanente inkepingen kunnen de gladheid, het geluid, de voorbelasting en het positioneringsgedrag beïnvloeden, ook al kan de kogelomloopspindel nog steeds draaien. Om deze reden moet de maximaal toegepaste axiale belasting onder de toegestane waarde blijven na toepassing van een geschikte statische veiligheidsfactor.
C0a= basis statische axiale belasting;
Fmaximaal= maximale axiale belasting, inclusief impact- en noodomstandigheden.
De vereiste veiligheidsfactor is afhankelijk van trillingen, schokken, versnelling, installatienauwkeurigheid en de gevolgen van falen. Het moet voortkomen uit de richtlijnen van de geselecteerde fabrikant en de ontwerpvereisten van de machine, en niet uit één universeel percentage.
kg, kgf en kN
Er ontstaat vaak verwarring omdat oudere of regionale catalogi de waarderingen van kogelomloopspindels uitdrukken in kgf in plaats van newton of kilonewton.
| Eenheid | Maatregelen | Conversie |
|---|---|---|
| kg | Massa | Geen krachteenheid |
| kgf | Kracht | 1 kgf=9.80665 N |
| N | Kracht | 1 N ≈ 0,10197 kgf |
| kN | Kracht | 1 kN=1.000 N ≈ 101,97 kgf |
Onder standaardzwaartekracht produceert een stationaire massa van 1 kg ongeveer 1 kgf zwaartekracht. Dit betekent niet dat een catalogusvermogen van 629 kgf automatisch toestaat dat een machine 629 kg kan heffen. Acceleratie, proceskracht, wrijving, veiligheid, vereiste levensduur en andere structurele grenzen moeten nog steeds worden meegenomen.
Voorbeeld: Wat betekent 629 kgf?
Stel dat een catalogus de volgende waarden voor een kogelomloopspindel vermeldt:
- Dynamisch draagvermogen Ca= 629 kgf
- Statisch draagvermogen C0a= 1,270 kgf
Omgerekend naar SI-krachteenheden:
- 629 kgf ≈ 6,17 kN
- 1.270 kgf ≈ 12,45 kN
De eerste waarde wordt gebruikt bij de berekening van de levensduur-van vermoeidheid. De tweede wordt gebruikt bij het controleren van maximale belasting en statische veiligheid. Geen van beide waarden is op zichzelf een aanbevolen hefvermogen.
Bereken de basiswaardering van het leven
Voor een kogelomloopspindel die onder een constante equivalente axiale belasting werkt, kan de nominale levensduur in omwentelingen worden geschat door:
Ca= basisdynamische axiale belasting;
Fm= equivalente dynamische axiale belasting.
Gebruik het voorbeeld Cavan 629 kgf laat zien waarom dynamische classificatie niet moet worden behandeld als een aanbevolen werkbelasting:
| Equivalente belasting Fm | Ca / Fm | Berekende basisbeoordeling leven |
|---|---|---|
| 200 kgf | 3.145 | Ongeveer 31,1 miljoen omwentelingen |
| 400 kgf | 1.573 | Ongeveer 3,89 miljoen omwentelingen |
| 629 kgf | 1.000 | 1 miljoen revoluties |
Een verdubbeling van de werklast verkort de berekende levensduur met een factor acht, omdat de belasting tot de derde macht wordt verhoogd. De vereiste levensduur moet daarom worden vastgesteld voordat de kogelomloopspindel wordt gekozen.
Als de schroeflood bekend is, kunnen omwentelingen ook worden omgerekend naar de totale verplaatsingsafstand:
Dit is de totale totale moerweg, niet de fysieke lengte van de kogelomloopspindel.
Variabele belastingen
Machinebelastingen zijn zelden constant. Eén cyclus kan versnelling, reizen met constante- snelheid, bewerking, vertraging en retourbeweging omvatten. Het gebruik van een eenvoudig rekenkundig gemiddelde kan het effect van de hoogste belastingen onderschatten.
Wanneer de snelheid constant is tijdens de afzonderlijke bedrijfssegmenten, kan een equivalente dynamische belasting worden geschat met het kubieke gemiddelde:
ti= tijd doorgebracht in dat segment.
Als de schroefsnelheid ook verandert, moet de berekening worden gewogen op basis van het aantal omwentelingen in elk segment. Piekbelasting moet nog steeds afzonderlijk worden getoetst aan statische en structurele grenzen.
Horizontale axiale belasting
Op een horizontale as wordt het gewicht van de bewegende tafel normaal gesproken gedragen door de lineaire geleidingen. Het werkt niet rechtstreeks als een axiale kogelomloopbelasting.
De schroef moet de kracht genereren die nodig is om de massa te versnellen, wrijving te overwinnen en weerstand te bieden aan de procesbelasting:
Een horizontale machine kan een grote massa verplaatsen met een relatief bescheiden constante axiale kracht wanneer de geleidingswrijving laag is. Een snelle acceleratie of een grote snijkracht kunnen echter nog steeds een hoge kogelomloopbelasting veroorzaken.
Verticale axiale belasting
Op een verticale as werkt de zwaartekracht in de bewegingsrichting. De schroef moet de bewegende massa ondersteunen, naast het produceren van versnelling en het overwinnen van andere weerstanden.
Voor opwaartse versnelling is een vereenvoudigde krachtrelatie:
Tijdens neerwaartse versnelling of vertraging veranderen de grootte en richting. Daarom moet de volledige bewegingscyclus worden geëvalueerd in plaats van alleen het stationaire gewicht te gebruiken.
Een kogelomloopspindel is ook zeer goed terug te draaien. Voor een verticale as is een rem of andere last-vasthoud- en-valmaatregel vereist. Het draagvermogen alleen maakt een verticale as niet veilig tijdens stroomuitval.
Oriëntatie verandert niets aan de beoordeling
Dezelfde kogelomloopspindel behoudt dezelfde catalogus Caen C0awaarden, ongeacht of deze horizontaal of verticaal zijn geïnstalleerd. Wat verandert is de daadwerkelijke belasting die in de machine wordt toegepast.
| Item | Horizontale as | Verticale as |
|---|---|---|
| Catalogus Caen C0a | Onveranderd | Onveranderd |
| Effect van bewegende massa | Heeft vooral invloed op de acceleratie en geleidewrijving | De zwaartekracht werkt direct langs de schroefas |
| Risico op stroom-verlies | Normaal gesproken blijft de lading op het geleidingssysteem rusten | De lading mag zonder rem achteruitrijden en dalen |
| Definitieve selectie | Gebaseerd op berekende axiale kracht en inschakelduur | Gebaseerd op zwaartekracht, acceleratie, inschakelduur en veiligheidssysteem |
Andere belastingslimieten
Een kogelomloopspindel kan aan zijn dynamische en statische eigenschappen voldoen, maar nog steeds niet geschikt zijn voor de volledige as. Er moeten verschillende aanvullende limieten worden gecontroleerd.
| Beperken | Waartegen het beschermt | Belangrijkste beïnvloedende factoren |
|---|---|---|
| Vermoeidheid-levenslimiet | Rolling-contactvermoeidheid bij herhaaldelijk gebruik | Ca, equivalente belasting, toerentallen en smering |
| Statische-contactlimiet | Permanente inkeping van kogels en loopbanen | C0a, piekbelasting, schok en veiligheidsfactor |
| Kniklimiet | Laterale instorting onder axiale drukbelasting | Diameter van de schachtwortel, niet-ondersteunde lengte en eindsteun |
| Ondersteuning-draaglimiet | Overbelasting van lagers, axiale verplaatsing en hitte | Lageropstelling, voorspanning, nominale waarde en stijfheid van de behuizing |
| Kritieke-snelheidslimiet | Aszweep en rotatie-instabiliteit | Asdiameter, lengte, snelheid en ondersteuningsregeling |
| Rij- en remlimiet | Onvoldoende stuwkracht, acceleratie of lastbehoud | Motorkoppel, voorsprong, rendement, koppelings- en remvermogen |
Knikken onder compressie
Een lange schroef die onder druk staat, kan knikken bij een kracht die lager is dan de statische belasting van de moer. Het knikken is sterk afhankelijk van de worteldiameter van de schroef, de niet-ondersteunde lengte en de configuratie van de eindsteun.
Als u de schroef onder spanning trekt, ontstaat niet dezelfde knikmodus. Dit is de reden waarom de richting waarin de schroef de belasting overbrengt en de locatie van de vaste steun van belang zijn bij machines met lange- slag.
De catalogusmoerwaarde kan niet worden gebruikt als de toegestane drukbelasting totdat ook de belastingslimiet van de askolom- is geverifieerd.
Zijbelasting is geen axiale capaciteit
Kogelomloopspindels zijn in de eerste plaats bedoeld om axiale stuwkracht over te brengen. De moer mag niet worden gebruikt als onderdeel dat de bewegende tafel geleidt of een zijbelasting draagt.
Radiale of momentbelastingen kunnen het gevolg zijn van een slechte uitlijning, een niet-ondersteund bewegend platform, een verschoven moerbeugel of een schroefas die niet parallel loopt aan de lineaire geleidingen. Deze belastingen zorgen voor een ongelijkmatig balcontact en kunnen de levensduur verkorten, zelfs als de berekende axiale belasting binnen de cataloguswaarde valt.
Het lineaire geleidingssysteem moet het gewicht en de momenten van de tafel ondersteunen, terwijl de kogelomloopspindel voor de axiale aandrijfkracht zorgt.
Veel voorkomende interpretatiefouten
- Behandelen van dynamische belasting als de maximale veilige continue belasting.
- Het behandelen van statische belasting als een aanbevolen bedrijfsbelasting.
- Kgf rechtstreeks omzetten in machinelading zonder de versnelling en oriëntatie te berekenen.
- Het toepassen van één vast percentage Caop elke horizontale of verticale as.
- Gebruik van een rekenkundig gemiddelde wanneer de belasting aanzienlijk verandert tijdens de cyclus.
- Controle van de moerwaarde, waarbij het knikken van de as onder compressie wordt genegeerd.
- Ervan uitgaande dat een ontwerp met dubbele-moeren automatisch een groter laadvermogen heeft.
- Negeren van ondersteuning-lager-, motor-, rem- en montagelimieten.
Conclusie
Het draagvermogen van de kogelomloopspindel is niet één maximale gewichtswaarde. Dynamisch draagvermogen Cawordt gebruikt om de levensduur van rolvermoeidheid- te schatten, terwijl statische belastingswaarde C0awordt gebruikt om permanente contactvervorming onder maximale belasting te evalueren.
Horizontale en verticale installatie veranderen deze cataloguswaarden niet. Ze veranderen de werkelijke axiale belasting: een horizontale schroef overwint vooral versnelling, wrijving en proceskracht, terwijl een verticale schroef ook de zwaartekrachtcomponent van de bewegende massa moet dragen.
De uiteindelijke selectie moet voldoen aan de vereiste levensduur, statische veiligheid, knikken van de as, draagvermogen van de ondersteuning-, kritische snelheid, motorkoppel, remmen en uitlijning. De toelaatbare belasting wordt bepaald door de eerste grens die door het complete systeem wordt bereikt.
Ontdek DLYkogelomloopspindel producten, leer hoe u dit kunt controlerenknikbelasting van de kogelomloopspindel, of beoordelingverticale kogelomloopbeveiliging.
