วิธีจับคู่บอลสกรูและลิเนียร์ไกด์สำหรับแกนเดียว: น้ำหนักบรรทุก ความเร็ว ความแม่นยำ และขนาด

A บอลสกรูและคู่มือเชิงเส้นทำหน้าที่ต่าง ๆ บนแกนการเคลื่อนที่เดียวกัน คู่มือนี้จะอธิบายวิธีการกำหนดขนาดและจับคู่ตามน้ำหนักบรรทุก ความเร็ว ความแม่นยำ ระยะชัก ความแข็งแกร่ง และเงื่อนไขการติดตั้ง แทนที่จะอาศัยการจับคู่ขนาดคงที่

1. บอลสกรูบรรทุกอะไร และลิเนียร์ไกด์บรรทุกอะไร?

บอลสกรูและลิเนียร์ไกด์ทำงานร่วมกัน แต่ไม่ได้รับน้ำหนักเท่ากัน

ที่บอลสกรูจะส่งแรงขับตามแนวแกนเป็นหลัก. อาจรวมถึงแรงเร่งความเร็ว แรงในกระบวนการ ความต้านทานแรงเสียดทาน และน้ำหนักของชุดประกอบที่กำลังเคลื่อนที่ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเครื่องจักร

ที่เส้นบอกแนวรองรับและจำกัดโครงสร้างการเคลื่อนย้าย. พวกมันรับแรงในแนวตั้งและด้านข้าง และต้านทานการเอียง การหัน และการกลิ้งที่เกิดจากน้ำหนัก แรงภายนอก และจุดศูนย์กลาง-ของ-การชดเชยแรงโน้มถ่วง

ด้วยเหตุนี้ บอลสกรูจึงไม่ควรถือเป็นองค์ประกอบนำแนวรัศมีหลักของแกน ไกด์ควรควบคุมเส้นทางการเคลื่อนที่ ในขณะที่สกรูส่วนใหญ่จะเป็นตัวขับเคลื่อน

2. อินพุตแอปพลิเคชันที่จำเป็นก่อนการปรับขนาด

ก่อนที่จะเลือกส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่ง ให้รวบรวมสภาพการทำงานของแกนที่สมบูรณ์

การย้ายมวล

รวมทุกส่วนประกอบที่เคลื่อนที่พร้อมกับแคร่ เช่น โต๊ะ อุปกรณ์จับยึด ชิ้นงาน แกนหมุน เครื่องมือ และอุปกรณ์ใดๆ ที่ติดตั้งบนชุดประกอบที่เคลื่อนที่

กองกำลังภายนอก

ระบุการตัด การกด การหนีบ หรือแรงในกระบวนการอื่นๆ ทิศทางและจุดที่แรงกระทำมีความสำคัญเนื่องจากเป็นตัวกำหนดแรงขับของบอลสกรูและโมเมนต์ลิเนียร์ไกด์

การวางแนวการติดตั้ง

กำหนดว่าแกนอยู่ในแนวนอน แนวตั้ง หรือเอียง บนแกนนอน แรงโน้มถ่วงได้รับการสนับสนุนโดยไกด์เป็นหลัก บนแกนแนวตั้ง แรงโน้มถ่วงยังกลายเป็นภาระตามแนวแกนอย่างต่อเนื่องบนบอลสกรูและระบบขับเคลื่อน

ระยะชักและความยาวการติดตั้ง

การเคลื่อนที่ที่มีประสิทธิภาพไม่เหมือนกับความยาวสกรูทั้งหมด นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีพื้นที่สำหรับน็อตลูกปืน หน่วยรองรับ การตัดปลายเพลา- และโครงสร้างเครื่องจักร

ความเร็วและความเร่ง

ความเร่งจะสร้างแรงเฉื่อยตาม:

F = m × a

แกนที่หนักสามารถสร้างแรงผลักดันได้มากแม้ที่ความเร็วปานกลางหากมีความเร่งสูง

ข้อกำหนดด้านความแม่นยำ

กำหนดความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง ความสามารถในการทำซ้ำ ฟันเฟืองที่อนุญาตหรือระยะห่างตามแนวแกน และความแข็งแกร่งที่ต้องการ เกรดความแม่นยำของสกรูควรมาจากข้อกำหนดการวางตำแหน่งที่แท้จริงของเครื่องจักร แทนที่จะเลือกเกรดสูงสุดที่มีอยู่เท่านั้น

รอบหน้าที่

ชั่วโมงการทำงาน รอบต่อชั่วโมง ระยะการเดินทางต่อรอบ และความแปรผันของโหลด ล้วนส่งผลต่ออายุการใช้งานที่ต้องการของทั้งบอลสกรูและลิเนียร์ไกด์

3. ปรับขนาดเส้นบอกแนวจากแรง โมเมนต์ และระยะห่างระหว่างบล็อก

ขนาดของรางนำเชิงเส้นไม่ควรขึ้นอยู่กับน้ำหนักรวมของเครื่องจักรเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ 500 กิโลกรัมจะสร้างแรงโน้มถ่วงประมาณ:

500 × 9.81 = 4,905 N

หากแกนใช้รางสองรางและสี่บล็อก การแบ่ง 4,905 N เท่าๆ กันระหว่างสี่บล็อกจะให้เฉพาะค่าคงที่ในอุดมคติเท่านั้น เครื่องจักรจริงมักจะมีจุดศูนย์ถ่วงชดเชยหรือแรงภายนอกที่สร้างช่วงเวลาต่างๆ

การเลือกคู่มือจึงควรคำนึงถึง:

• ระยะห่างระหว่างราง-ถึง-;
• บล็อก-เพื่อ-บล็อกระยะห่าง;
• จุดศูนย์กลาง-ของ-ความสูงแรงโน้มถ่วง;
• ตำแหน่งโหลดตามยาวและด้านข้าง
• ทิศทางแรงภายนอก
• การขว้าง การหาว และช่วงเวลากลิ้ง

โดยทั่วไปการเพิ่มระยะห่างระหว่างรางจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อโมเมนต์การกลิ้ง ในขณะที่การเพิ่มระยะห่างตามยาวระหว่างบล็อกจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อโมเมนต์การขว้างและการหันเห

หลังจากคำนวณการกระจายโหลดแล้ว ให้ตรวจสอบพิกัดโหลดไดนามิกของผู้ผลิต พิกัดโหลดคงที่ ช่วงเวลาที่อนุญาต และอายุการใช้งานที่ต้องการ

4. ปรับขนาดบอลสกรูจากแรงขับ ชีวิต การโก่งงอ และความเร็ววิกฤต

แรงขับตามแนวแกนที่ต้องการ

สำหรับแกนนอน แรงขับของสกรูที่ต้องการอาจประมาณได้จากแรงเร่งความเร็ว แรงในกระบวนการภายนอก และความต้านทานทางกล

F_{ทั้งหมด} = F_{การเร่งความเร็ว} + F_{กระบวนการ} + F_{ความต้านทาน}

สำหรับแกนแนวตั้ง จะต้องรวมแรงโน้มถ่วงด้วย มวลที่เคลื่อนที่ในแนวตั้งเพียง 500 กิโลกรัมจะสร้างภาระแรงโน้มถ่วงประมาณ 4,905 นิวตัน ก่อนที่จะเพิ่มความเร่งและแรงในกระบวนการ

ชีวิตของบอลสกรู

อายุการใช้งานของบอลสกรูขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างพิกัดการรับน้ำหนักแบบไดนามิกของสกรูและภาระการทำงานตามแนวแกนที่เท่ากัน ควรพิจารณาสเปกตรัมโหลดจริงแทนที่จะใช้เฉพาะแรงสูงสุดเท่านั้น

การโก่งงอ

บอลสกรูยาวที่ต้องรับแรงอัดต้องได้รับการตรวจสอบการโก่งงอ ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลางรูของสกรู ความยาวที่ไม่รองรับ การจัดเรียงตัวรองรับ และแรงอัด

ความเร็ววิกฤต

สกรูหมุนยาวจะต้องอยู่ต่ำกว่าความเร็ววิกฤตที่อนุญาต รอบต่อนาทีของสกรูที่ต้องการขึ้นอยู่กับความเร็วเชิงเส้นและระยะนำของสกรู

เส้นลวดที่ใหญ่ขึ้นสามารถลดความเร็วในการหมุนของสกรูด้วยความเร็วการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่เท่ากัน แต่ยังเปลี่ยนแรงบิดของมอเตอร์ ข้อได้เปรียบทางกล และความละเอียดของตำแหน่งด้วย ดังนั้นจึงควรเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางและตะกั่วร่วมกัน

5. จับคู่ความแม่นยำ พรีโหลด และความแข็งแกร่ง

ความสามารถในการรับน้ำหนักเพียงอย่างเดียวไม่ได้กำหนดว่าสกรูและตัวกั้นตรงกันหรือไม่ แกนที่สมบูรณ์จะต้องให้ความแม่นยำและความแข็งแกร่งตามที่ต้องการ

ความแม่นยำของบอลสกรู

เลือกเกรดความแม่นยำของบอลสกรูตามการเคลื่อนที่ของแกน พิกัดความเผื่อของตำแหน่ง กลยุทธ์การควบคุม และข้อผิดพลาดโดยรวมของเครื่องจักร

โหลดล่วงหน้า

พรีโหลดบอลสกรูสามารถลดระยะห่างตามแนวแกนและเพิ่มความแข็งแกร่ง ในขณะที่พรีโหลดไกด์สามารถลดการกระจัดภายใต้โหลดที่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม โหลดล่วงหน้าที่มากเกินไปจะเพิ่มแรงเสียดทาน การสร้างความร้อน และความไวต่อข้อผิดพลาดในการติดตั้ง

วัตถุประสงค์ไม่ใช่เพื่อระบุพรีโหลดสูงสุดหรือความแม่นยำสูงสุดในทุกจุด ควรเลือกสกรู ตัวนำทาง แบริ่งรองรับ ข้อต่อ พื้นผิวติดตั้ง และโครงเครื่องจักรเป็นระบบกลไกเดียว

6. ตรวจสอบการจัดแนวสกรู–ไกด์และเรขาคณิตการติดตั้ง

แม้แต่ส่วนประกอบที่มีขนาดถูกต้องก็อาจทำงานได้ไม่ดีหากติดตั้งสกรูและตัวกั้นโดยวางแนวไม่ตรงมากเกินไป

ปัจจัยการติดตั้งที่สำคัญ ได้แก่ :

• การติดตั้งราง-ความตรงของพื้นผิว
• ความขนานระหว่างรางนำ
• การจัดตำแหน่งบอลสกรู
• รองรับ-การจัดตำแหน่งแบริ่ง;
• ความแม่นยำในการติดตั้งบอลนัท
• ความแข็งแกร่งของรถขนย้าย

การจัดตำแหน่งที่ไม่ดีอาจเพิ่มแรงบิดของไดรฟ์ ความร้อน และการสึกหรอ ในขณะเดียวกันก็ลดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพในการกำหนดตำแหน่ง โดยทั่วไประบบที่โหลดไว้ล่วงหน้ามักต้องการความแม่นยำในการติดตั้งที่สูงกว่า

7. ตัวอย่างการทำงาน: แกนออโตเมชั่นแนวนอนขนาด 500 กก

พิจารณาแกนอัตโนมัติแนวนอนเบื้องต้นตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณแรงเฉื่อย

ด้วยความเร่ง 1.0 ม./วินาที²:

F = 500 × 1.0 = 500 N

นี่เป็นเพียงแรงเร่งความเร็วเท่านั้น ยังคงต้องเพิ่มแรงในกระบวนการและความต้านทานทางกล

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณโหลดไกด์

ระบบนำทางรองรับน้ำหนักคงที่ประมาณ 4,905 นิวตัน อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถยืนยันการโหลดบล็อกแต่ละรายการได้จนกว่าจะทราบระยะห่างของราง ระยะห่างของบล็อก และตำแหน่งจุดศูนย์กลาง-ของ-แรงโน้มถ่วง

ขั้นตอนที่ 3: เลือกการจัดแนวทาง

คำนวณแรงและโมเมนต์ที่กระทำต่อแต่ละบล็อกโดยใช้รูปทรงของเครื่องจักรจริง จากนั้นเลือกชุดคำแนะนำและการกำหนดค่าบล็อกที่ให้ความสามารถในการรับน้ำหนัก ความจุโมเมนต์ ความแข็งแกร่ง และอายุการใช้งานที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 4: เลือกบอลสกรู

กำหนดแรงขับในแนวแกนที่ต้องการ จากนั้นตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางของสกรู ลีด ความสามารถในการรับน้ำหนักแบบไดนามิก อายุการใช้งานที่คาดหวัง ความเร็ววิกฤติ และการโก่งงอ หากมี

ตัวอย่างนี้จงใจไม่ได้ระบุสกรูคงที่หรือขนาดไกด์ เนื่องจากข้อมูลรูปทรงและกระบวนการที่ขาดหายไป-สามารถเปลี่ยนการเลือกขั้นสุดท้ายได้อย่างมาก

8. ข้อผิดพลาดในการจับคู่ทั่วไป

การใช้สกรูยึดคงที่-ถึง-ตารางขนาดไกด์

ไม่มีความสัมพันธ์แบบสากล-ต่อ-ความสัมพันธ์ระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางบอลสกรูและขนาดเส้นนำเชิงเส้น

การเลือกคำแนะนำจากน้ำหนักเครื่องเท่านั้น

การชดเชยแรงโน้มถ่วงที่จุดศูนย์กลาง-ของ-และโมเมนต์ภายนอกอาจสร้างภาระในแต่ละบล็อกที่สูงกว่าการคำนวณน้ำหนักทั่วไปที่แนะนำมาก

การเลือกบอลสกรูจากความสามารถในการรับน้ำหนักเท่านั้น

สกรูสามารถมีความสามารถในการรับน้ำหนักตามแนวแกนเพียงพอ แต่ยังคงไม่ผ่านข้อกำหนด-ความเร็ว การโก่งงอ ตะกั่ว หรือความยาวในการติดตั้ง-ที่สำคัญของแอปพลิเคชัน

ละเว้นการเร่งความเร็ว

การเร่งความเร็วสามารถสร้างแรงขับและโมเมนต์โหลดจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนแกนรอบที่หนักและสูง-

การใช้บอลสกรูเป็นแนวทาง

เส้นบอกแนวควรควบคุมเส้นทางการเคลื่อนไหว บอลสกรูควรส่งแรงขับเคลื่อนตามแนวแกนเป็นหลัก

การระบุพรีโหลดที่มากเกินไป

การโหลดล่วงหน้ามากขึ้นไม่ได้ดีกว่าเสมอไป โหลดล่วงหน้าที่มากเกินไปจะเพิ่มแรงเสียดทาน ความร้อน และความไวต่อข้อผิดพลาดในการติดตั้ง

9. รายการตรวจสอบ RFQ สำหรับบอลสกรูและระบบลิเนียร์ไกด์ที่สมบูรณ์

สำหรับการเลือกบอลสกรูและลิเนียร์ไกด์เบื้องต้น โปรดระบุ:

• มวลที่เคลื่อนที่และแรงกระบวนการภายนอก
• การติดตั้งแนวนอน แนวตั้ง หรือเอียง
• จังหวะที่มีประสิทธิภาพ
• ความเร็วและความเร่งสูงสุด
• ความแม่นยำของตำแหน่งและการทำซ้ำ
• ชั่วโมงการทำงานรายวันและความถี่ของรอบการทำงาน
• ความยาวในการติดตั้งบอลสกรูที่มีอยู่
• จำนวนรางและบล็อก
• ระยะห่างของรางและระยะห่างของบล็อก
• ตำแหน่งจุดศูนย์กลาง-ของ-แรงโน้มถ่วง หากมี
• สภาพแวดล้อมในการทำงาน
• ต้นแบบและปริมาณการผลิต

การวาดแบบเครื่องจักรหรือโครงร่างแกนแบบธรรมดามีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อโหลดถูกชดเชยจากเส้นกึ่งกลางไกด์

บทสรุป

การจับคู่บอลสกรูและลิเนียร์ไกด์ไม่ใช่เรื่องของการจับคู่สองขนาดแค็ตตาล็อก

ควรเลือกเส้นนำทางตามแรง โมเมนต์ การกระจายโหลด รูปทรง และอายุการใช้งานที่ต้องการ ควรเลือกบอลสกรูตามแรงขับในแนวแกน อายุการใช้งาน เส้นผ่านศูนย์กลาง ตะกั่ว ความเร็ววิกฤติ การโก่งงอ และข้อกำหนดในการวางตำแหน่ง

การรวมกันขั้นสุดท้ายควรได้รับการตรวจสอบว่าเป็นระบบที่สมบูรณ์สำหรับความแข็งแกร่ง ความแม่นยำ การวางตำแหน่ง และเงื่อนไขการติดตั้ง

← กลับไปที่บล็อก DLY