Menentukan faktor keselamatan untuk skru bebola plumbum besar memerlukan lebih daripada membahagikan beban kegagalan tunggal dengan beban kerja biasa. Kapasiti beban statik, hayat kelesuan, lengkokan aci, kelajuan kritikal, kelajuan peredaran bola dan tork pemacu mesti diperiksa secara berasingan.
Dalam artikel ini, "skru plumbum besar" merujuk kepada skru bola dengan perjalanan linear yang agak besar setiap revolusi. DLY biasanya menganggap petunjuk 10 mm dan ke atas sebagai pilihan plumbum tinggi. Kaedah pengiraan untuk skru plumbum gelongsor trapezoid atau ACME adalah berbeza dan tidak boleh dicampur dengan kaedah skru bola di bawah.
Mengapa Satu Faktor Keselamatan Tidak Mencukupi
Mod kegagalan yang berbeza menggunakan kapasiti beban dan kaedah pengiraan yang berbeza. Skru bebola mungkin mempunyai kapasiti beban statik yang mencukupi tetapi masih tidak sesuai kerana acinya boleh melengkung, kelajuan putarannya menghampiri kelajuan kritikal atau jangka hayat keletihannya terlalu pendek.
| Semak | Risiko Utama | Input Utama |
|---|---|---|
| Keselamatan statik | Lekukan kekal atau kerosakan raceway | Penarafan beban statik asas dan beban paksi maksimum |
| Kehidupan keletihan | Keletihan bergolek-sentuh dan mengelupas | Penarafan beban dinamik asas dan beban dinamik yang setara |
| melekap | Ketidakstabilan skru panjang di bawah pemampatan | Diameter akar, panjang tidak disokong dan sokongan hujung |
| Kelajuan kritikal | Getaran aci dan cambuk skru | Diameter skru, panjang tidak disokong dan keadaan sokongan |
| Peredaran bola | Kesan, haba dan bola kembali tidak stabil | Diameter skru, kelajuan putaran dan reka bentuk nat |
| Memandu tork | Lebihan beban motor atau pecutan tidak mencukupi | Daya paksi, plumbum, kecekapan dan inersia |
Langkah 1: Kira Beban Paksi Maksimum
Langkah pertama ialah menentukan daya paksi tertinggi yang mungkin dialami oleh skru bola. Jangan gunakan hanya jisim komponen yang bergerak.
Bergantung pada mesin, beban paksi maksimum mungkin termasuk:
- Graviti pada paksi menegak atau condong
- Daya pecutan dan nyahpecutan
- Pemesinan, tekanan atau daya proses
- Panduan, meterai dan rintangan rantai kabel
- Daya pengimbang atau pengimbang
- Nyahpecutan berhenti kecemasan
- Kesan, perlanggaran atau ketidakpastian beban jika berkenaan
Daya pecutan boleh dianggarkan menggunakan:
Fa= m × a
di manamialah jisim bergerak dalam kilogram danaialah pecutan linear dalam meter sesaat kuasa dua.
Untuk paksi angkat menegak, anggaran daya penggerak ke atas sebelum rintangan tambahan ialah:
F = m × (g + a)
Beban semasa pergerakan ke bawah, brek dan berhenti kecemasan hendaklah dikira secara berasingan kerana arah dan magnitud mungkin berubah.
Langkah 2: Semak Faktor Keselamatan Beban Statik
Penarafan beban paksi statik asas, biasanya dikenal pasti sebagai C0a, berkaitan dengan ubah bentuk kekal pada sentuhan bola-dan-pacuan kuda. Ia tidak sama dengan "beban pemecahan muktamad."
Faktor keselamatan statik asas boleh dinyatakan sebagai:
fs= C0a÷ Fmaks
di mana:
- fs= faktor keselamatan beban statik
- C0a= kadaran beban paksi statik asas
- Fmaks= beban paksi setara maksimum
Faktor minimum yang diperlukan hendaklah mengikut data teknikal pengilang dan keadaan beban mesin. Operasi lancar, getaran, impak, hentian kecemasan dan akibat keselamatan memerlukan margin yang berbeza. Nilai universal seperti 1.2, 2 atau 3 tidak boleh digunakan tanpa merujuk kepada spesifikasi sebenar.
Jika beban digunakan secara eksentrik, skru bola tidak boleh dipilih dengan hanya meningkatkan faktor ini. Beban sisi dan momen hendaklah dibawa oleh pemandu linear, manakala skru dan nat kekal dijajar dengan betul.
Langkah 3: Kira Beban Dinamik Setara
Hayat keletihan tidak dikira daripada beban tertinggi tunggal melainkan beban itu bertindak sepanjang keseluruhan kitaran operasi. Apabila beban berubah semasa pecutan, perjalanan kelajuan malar, pemprosesan dan gerakan kembali, beban dinamik yang setara harus dikira.
Untuk beberapa peringkat beban malar, beban setara berwajaran revolusi yang dipermudahkan untuk skru bola boleh dinyatakan sebagai:
Fm= ∛[(F13N1+ F23N2+ …) ÷ (N1+ N2+…)]
di manaFmialah beban paksi dinamik yang setara danNmewakili bilangan pusingan yang diselesaikan di bawah setiap beban.
Arah beban, pramuat dan jujukan operasi boleh menjejaskan pengiraan yang betul. Gunakan kaedah pengiraan hayat pengilang yang dipilih semasa memuktamadkan reka bentuk.
Langkah 4: Kira Hayat Keletihan Nominal
Hayat penarafan nominal skru bola biasanya dikira daripada penarafan beban paksi dinamik asas Cadan beban paksi dinamik setara Fm:
L10= (Ca÷ Fm)3× 106revolusi
Ini ialah jangka hayat penarafan keletihan bergolek, bukan jaminan bahawa setiap skru akan berjalan untuk bilangan pusingan yang tepat. Pencemaran, pelinciran yang tidak baik, ketidakselarasan, kejutan dan pramuat yang salah boleh menyebabkan kegagalan lebih awal.
Jika purata kelajuan putaran diketahui, revolusi boleh ditukar kepada anggaran waktu operasi:
Kehidupan dalam jam = L10÷ (60 × purata rpm)
Penarafan beban dinamik yang sesuai harus dipilih daripada hayat yang diperlukan-bukan dengan menggunakan pengganda tujuan umum pada beban kerja.
Langkah 5: Periksa Buckling Di Bawah Mampatan
Skru bola panjang di bawah beban mampatan boleh menjadi tidak stabil dan bengkok walaupun apabila penarafan beban statik nat bola adalah mencukupi. Ini amat penting pada paksi angkat menegak dan paksi mendatar panjang yang menolak daripada menarik beban.
Beban lengkokan Euler secara teori berkaitan dengan:
Pcr= π2TIDAK ÷ (CL)2
di mana:
- DAN= modulus keanjalan bahan skru
- saya= momen kedua luas berdasarkan diameter akar skru
- L= panjang skru tidak disokong
- K= faktor panjang berkesan ditentukan oleh keadaan sokongan akhir
Untuk bahagian bulat:
I = πdr4÷ 64
Diameter akar-bukan sahaja diameter luar nominal-harus digunakan. Beban mampatan sebenar yang dibenarkan mesti termasuk margin yang sesuai di bawah beban lengkok teori dan mengikut kaedah pengiraan pengilang.
Rintangan lengkok berubah dengan banyak dengan panjang yang tidak disokong kerana beban kritikal adalah berkadar songsang dengan kuasa dua panjang itu.
Langkah 6: Semak Kelajuan Kritikal
Skru berputar panjang boleh bergetar atau mencambuk apabila kelajuan putarannya menghampiri frekuensi semula jadi. Kelajuan kritikal bergantung terutamanya pada:
- Diameter akar skru
- Jarak antara sokongan berkesan
- Syarat akhir tetap, disokong atau percuma
- Kelurusan dan penjajaran pemasangan
Kelajuan operasi mesti kekal di bawah kelajuan yang dibenarkan yang dikira menggunakan faktor keadaan sokongan pembekal dan margin yang disyorkan.
Plumbum besar boleh mengurangkan rpm skru yang diperlukan untuk kelajuan linear tertentu:
rpm yang diperlukan = Kelajuan linear ÷ Plumbum
Contohnya, untuk mencapai 20,000 mm/min memerlukan kira-kira 2,000 rpm dengan petunjuk 10 mm, tetapi hanya 800 rpm dengan petunjuk 25 mm. Ini boleh membantu dengan had kelajuan kritikal, walaupun pemeriksaan lain masih diperlukan.
Langkah 7: Semak Nilai DN dan Had Peredaran Bola
Walaupun aci skru kekal di bawah kelajuan kritikalnya, nat bebola mungkin mempunyai had kelajuan putarannya sendiri. Peredaran bola menghasilkan hentakan, geseran dan haba apabila bola masuk dan keluar dari litar perlumbaan yang dimuatkan.
Pengilang boleh menentukan kelajuan yang dibenarkan atau nilai DN berdasarkan diameter skru dan kelajuan putaran. Definisi yang tepat dan nilai yang dibenarkan hendaklah diambil daripada spesifikasi produk yang dipilih.
Jangan menganggap bahawa setiap kacang plumbum besar sesuai untuk kelajuan tinggi. Struktur pemulangan, saiz bola, pelinciran, pramuat dan ketepatan pemasangan semuanya menjejaskan kelajuan operasi yang dibenarkan.
Langkah 8: Kira Tork Pemanduan Yang Diperlukan
Anggaran daya kilas yang diperlukan untuk menghasilkan daya paksi melalui skru bebola boleh dianggarkan sebagai:
T = F × P ÷ (2πη)
di mana:
- T= tork memandu
- F= daya paksi
- P= plumbum skru bola
- η= kecekapan mekanikal
Untuk daya paksi yang sama, plumbum yang lebih besar secara amnya memerlukan tork pemanduan yang lebih besar, walaupun ia menghasilkan lebih banyak perjalanan linear setiap revolusi.
Pengiraan motor juga mesti termasuk skru, gandingan, takal, motor dan inersia beban bergerak. Tork pecutan puncak, tork berterusan, tork henti kecemasan dan had kelajuan motor hendaklah diperiksa secara berasingan.
Langkah 9: Semak Pemesinan Akhir dan Galas Sokongan
Memilih nat bebola dengan penarafan beban yang mencukupi tidak menjamin pemasangan lengkap selamat. Hujung skru yang dimesin dan galas sokongan mesti menghantar beban paksi dan tork pemanduan yang sama.
Semak:
- Kedudukan beban paksi galas sisi tetap
- Pramuat galas dan ketegaran
- Diameter tempat duduk galas dan kekuatan bahu
- Kekuatan benang dan kacang kunci
- Sambungan kekunci, rata atau gandingan
- Tekanan paksi dan kilasan gabungan di hujung skru
Diameter hujung mesin yang kecil mungkin menjadi bahagian yang paling lemah walaupun aci skru utama dan nat mempunyai kapasiti yang mencukupi.
Lihat DLYunit sokongan skru bebolaapabila memeriksa susunan galas dan pemasangan.
Langkah 10: Tambah Langkah Keselamatan untuk Paksi Menegak
Skru bola umumnya mempunyai kecekapan mekanikal yang tinggi dan boleh didorong ke belakang. Oleh itu, beban menegak boleh turun dan memutar skru jika tork motor dialihkan.
Sistem menegak harus termasuk brek motor yang sesuai, pengimbang, peranti pegangan mekanikal atau langkah kawalan risiko yang lain. Meningkatkan faktor keselamatan skru bola tidak menjadikan mekanisme mengunci sendiri.
Reka bentuk keselamatan harus mempertimbangkan kehilangan kuasa, kegagalan gandingan, kegagalan brek, berhenti kecemasan dan keadaan penyelenggaraan-bukan sahaja operasi motor biasa.
Maklumat Diperlukan untuk Pemilihan
Sediakan maklumat berikut sebelum mengira skru bebola utama:
- Jisim bergerak dan arah pelekap
- Proses maksimum dan kuasa luaran
- Pecutan, nyahpecutan dan kadar berhenti kecemasan
- Kelajuan linear dan plumbum skru yang diperlukan
- Jumlah panjang skru dan jarak sokongan
- Susunan akhir tetap, disokong atau percuma
- Beban dan kelajuan semasa setiap bahagian kitaran operasi
- Masa operasi harian dan hayat perkhidmatan yang diperlukan
- Ketepatan, pelepasan atau pramuat yang diperlukan
- Keadaan pelinciran, suhu dan pencemaran
- Maklumat motor, gandingan dan galas sokongan
Kesilapan Pengiraan Biasa
- Menggunakan beban biasa dan bukannya pecutan maksimum atau beban henti kecemasan
- Menganggap penarafan beban statik sebagai beban putus muktamad
- Menggunakan satu faktor keselamatan untuk beban statik, keletihan dan lengkok
- Memeriksa kapasiti nat tetapi mengabaikan lengkokan aci
- Menggunakan diameter nominal dan bukannya diameter akar
- Mengabaikan kelajuan kritikal pada skru berputar panjang
- Mengabaikan kelajuan edaran kacang bola yang dibenarkan
- Melupakan kapasiti galas sokongan dan mesin hujung
- Andaikan skru bola menegak adalah mengunci sendiri
- Mencampurkan kilogram jisim dengan kilogram-daya atau newton
Kesimpulan
Keselamatan skru bebola plumbum besar tidak boleh diwakili oleh satu faktor universal. Keselamatan sentuhan statik, hayat keletihan, lengkokan mampatan, kelajuan kritikal, nilai DN, tork pemacu dan kapasiti galas sokongan mesti disahkan secara berasingan.
Plumbum besar mengurangkan kelajuan putaran yang diperlukan untuk kelajuan linear tertentu, tetapi ia secara amnya meningkatkan tork yang diperlukan untuk daya paksi yang sama. Pemilihan akhir mesti mengimbangi kelajuan, tork, beban, ketegaran, hayat dan ruang pemasangan.
Lihat DLYproduk skru bolauntuk pilihan diameter, petunjuk, jenis kacang dan ketepatan yang tersedia.
Hantar DLY beban, kelajuan, lejang, plumbum, susunan sokongan, kitaran tugas dan lukisan pemesinan akhir anda untuk semakan kebolehlaksanaan skru bola awal.
e-mel: export@dlybearing.com
Hubungi DLY
