Začetni navor s krogličnim vijakom proti obratovalnemu navoru: zakaj se razlikujeta?

Začetni in tekalni navor krogličnega vijaka opisujeta različne delovne pogoje. Začetni navor mora sprožiti vrtenje in pospešiti os, medtem ko zagonski navor ohranja premikanje sistema, potem ko se gibanje stabilizira.

V pravilno sestavljenem sistemu s krogličnim vijakom je lahko začetni navor zmerno višji od navora pri stalnem teku. Vendar lahko veliko povečanje navora, močan upor-odvisen od položaja ali stalno naraščajoč tok motorja kažejo na neustrezno mazanje, čezmerno prednapetost, upor tesnila, težave z-podpornimi ležaji ali neusklajenost namestitve.

Razumevanje, od kod izvira navor, pomaga razlikovati med običajnim uporom krogličnega vretena in razvijajočo se mehansko težavo.

1. Kaj je začetni navor krogličnega vijaka?

Začetni navor je navor, ki je potreben v trenutku, ko se kroglični vijak začne vrteti iz mirovanja. V nekaterih inženirskih in vzdrževalnih kontekstih se imenuje tudi odlomni navor.

Začetni navor lahko vključuje:

• Navor, potreben za premikanje zunanje osne obremenitve
• Navor, potreben za pospeševanje gibajoče se mase
• Navor, potreben za pospeševanje krogličnega vretena, sklopke in rotorja motorja
• Notranji upor zaradi prednapetosti krogličnega vijaka
• Odpornost tesnil matice in brisalcev
• Odpornost na-ležaje in oljna{1}}tesnila
• Odpornost maščobe, preden začne krožiti
• Odpornost na vodilo, kabel-verigo in-stroj

Začetni navor ni nujno ena fiksna vrednost. Spreminja se lahko s temperaturo, stanjem mazanja, položajem vijaka, smerjo vožnje in časom mirovanja stroja.

2. Kaj je vrtilni moment krogličnega vijaka?

Delovni navor je navor, ki je potreben po tem, ko se kroglični vijak začne premikati. Lahko se oceni med pospeševanjem, vožnjo s konstantno-hitrostjo ali pojemkom, zato je treba pri primerjavi vrednosti navesti stanje delovanja.

Za praktično analizo lahko vozni navor razdelimo na dva pogoja:

Pogonski navor med pospeševanjem

Motor mora še naprej pospeševati gibljivo maso in vrteče se komponente. Navor lahko ostane blizu začetne vrednosti, dokler ni dosežena ciljna hitrost.

Enakomerni tekalni navor

Ko os doseže konstantno hitrost, postane navor pospeška približno nič. Motor mora predvsem premagati zunanjo delovno obremenitev in mehanski upor krogličnega vijačnega sistema.

Zato je navor pri enakomernem teku običajno nižji od navora pri zagonu ali pospeševanju.

3. Začetni navor proti obratovalnemu navoru

Primerjava	Začetni navor	Stalni vrtilni moment
Delovno stanje	Os se začne premikati iz mirovanja	Os se premika s približno konstantno hitrostjo
Navor pospeška	Običajno vključeno	Približno nič pri konstantni hitrosti
Odpornost na maščobe	Lahko je višja po daljšem postanku ali pri nizki temperaturi	Lahko se zmanjša po prerazporeditvi maziva
Preverjanje motorja	Preverite najvišji navor	Preverite neprekinjen in RMS navor
Tipičen simptom, če je prekomerno	Skok zagonskega toka ali nezmožnost premikanja	Stalna vročina, visok tok ali nestabilna hitrost

4. Osnovne komponente navora krogličnega vijaka

Skupni navor motorja med zagonom je konceptualno mogoče predstaviti kot:

Pri konstantni hitrosti postane enačba približno:

kje:

• T_obremenitevje navor, potreben za premagovanje zunanje osne obremenitve.
• T_{linearni pospešek}je navor, potreben za pospešek premikajoče se mize in tovora.
• T_{vrtilna vztrajnost}je navor, potreben za pospešek krogličnega vretena, sklopke in drugih vrtljivih delov.
• T_povlecitevključuje prednapetost kroglične matice, tesnila, mazanje in notranji kotalni upor.
• T_drugovključuje podporne ležaje, vodila, kabelske verige in drugo odpornost stroja.

To razlikovanje je pomembno, ker lahko sam kroglični vijak predstavlja le del izmerjenega navora motorja.

5. Izračun navora iz aksialne obremenitve

Navor, potreben za pretvorbo rotacijskega gibanja v aksialno silo, je mogoče oceniti z uporabo:

Ta izračun samodejno ne vključuje navora prednapetosti matice, tesnil, podpornih ležajev ali vrtilne vztrajnosti. Te dodatne komponente navora je treba obravnavati ločeno.

Na primer, predpostavimo, da kroglično vreteno premakne aksialno obremenitev 1.000 N z 10 mm vodilom in ocenjeno učinkovitostjo pogona 0,90:

Če je izmerjeni navor pri enakomernem teku 2,10 N·m, lahko dodatnih 0,33 N·m izvira iz vlečenja kroglične matice, podpornih ležajev, tesnil in drugega upora stroja.

Če začetni navor doseže 3,00 N·m, lahko razlika vključuje tudi navor pospeševanja in večjo odpornost maziva ob zagonu. Rezultat je treba analizirati z ločevanjem delovnih pogojev in ne s predpostavko, da je kroglični vijak okvarjen.

6. Kako prednapetost s krogličnim vijakom vpliva na navor

Prednapetost s krogličnim vijakom odstrani ali zmanjša notranjo aksialno zračnost z vzdrževanjem nadzorovanega stika med kroglami in kanali. To izboljša togost in natančnost obračanja, poveča pa tudi notranji kotalni upor.

Večja prednapetost na splošno povzroči:

• Nižja aksialna zračnost
• Večja togost sistema
• Boljša stabilnost pri obračanju
• Večji uporni moment
• Višji tok motorja
• Več toplote zaradi trenja pri hitrosti

Prednapeta matica se zato lahko zdi bolj zategnjena kot matica -tipa z zračnostjo, tudi če oba izdelka delujeta pravilno.

Vendar večja prednapetost ni vedno boljša. Prekomerna prednapetost lahko povzroči nenormalno toploto, zmanjšano največjo hitrost, večje zahteve motorja in krajšo življenjsko dobo krogličnega vijaka.

Prednapetostni navor je treba oceniti z uporabo proizvajalčevih specifikacij za dejanski premer vijaka, vodilo, vrsto matice in raven prednapetosti. Enega univerzalnega standarda-ročnega otipa ni mogoče uporabiti za vsako kroglično vreteno.

7. Odpornost tesnila in brisalca

Tesnila matice krogličnega vijaka pomagajo omejiti vdor prahu in onesnaževalcev, medtem ko zadržujejo mazivo v matici. Ker se tesnilne ustnice dotikajo ali tesno sledijo površini vijaka, prispevajo k uporu pri teku.

Odpornost na tesnjenje lahko postane bolj opazna, ko:

• Tesnila so nova
• Material tesnila je razmeroma tog
• Delovna temperatura je nizka
• Površina vijaka je suha
• Tesnila so onesnažena ali poškodovana
• Tesnilo ni primerno za geometrijo vijaka

Majhna, dosledna količina upora tesnila je lahko normalna. Odpornost, ki se močno spremeni pri enem položaju vijaka ali povzroči vidne poškodbe tesnila, zahteva pregled.

8. Kako mazanje spremeni začetni navor

Mazanje zmanjša stik s kovino in podpira nemoteno kroženje kroglice, vendar vrsta maziva, količina, temperatura in stanje vplivajo tudi na uporni moment.

Viskoznost masti

Mast z visoko-viskoznostjo ali visoko{1}}konsistenco lahko ustvari večji upor kot lažje mazivo, zlasti med zagonom. Mazivo je treba izbrati glede na obremenitev, hitrost, temperaturo in zahteve proizvajalca krogličnega vretena.

Nizka temperatura

Ko temperatura pade, postane mast bolj odporna na gibanje. Kroglično vreteno, ki normalno deluje v topli delavnici, lahko v hladnem okolju zahteva opazno več zagonskega navora.

Prekomerna maščoba

Prekomerno polnjenje matice lahko povzroči penjenje maščobe. Kroglice morajo potiskati odvečno mast skozi obtočni sistem, s čimer povečajo upor in temperaturo.

Nezadostno mazanje

Premalo maziva lahko tudi poveča odpornost, ker kotalni kontakti in tesnila delujejo brez ustreznega mazalnega filma. Lahko povzroči hrup, dvig temperature in postopno obrabo.

Dolga obdobja brez gibanja

Po daljšem postanku se mazivo morda ne bo več enakomerno porazdelilo po delovnem območju. Začetni navor se lahko začasno spremeni, dokler ga počasno polno-gibanje ne porazdeli.

Za podrobno izbiro maziv in načela vzdrževanja glejteMazanje krogličnih vijakov: olje v primerjavi z mastjo in vzdrževalne prakse.

9. Zakaj se lahko novi kroglični vijak zdi bolj zategnjen

Nov kroglični vijak ima lahko večji ali opaznejši upor kot obrabljen-odbojni sklop, ker so njegov kontakt krogle-in-stezi, prednapetost, tesnila in mazivo še vedno v prvotnem stanju.

Nov kroglični vijak se lahko počuti enakomerno tesno zaradi:

• Določena prednapetost matice
• Nov tesnilni kontakt
• Sveža mast, ki še ni razdeljena
• Nizka temperatura med pregledom
• Podporni ležaji, ki so prav tako prednapeti

Enotna odpornost se razlikuje od vezave. Pravilno sestavljen vijak se mora vrteti gladko brez nenadnih zategnjenih mest, strganja, kovinskega klikanja ali velikih sprememb navora vzdolž giba.

Ne poganjajte namerno neobičajno tesnega krogličnega vretena pri visoki hitrosti, da bi ga "obrabili". Najprej preverite specifikacijo izdelka, stanje mazanja in namestitve.

10. Neusklajenost namestitve in visok navor

Kroglični vijak je zasnovan predvsem za prenašanje aksialne sile. Ne bi smeli biti prisiljeni kompenzirati zamaknjenega motorja, neporavnanih podpornih enot ali nepravilno nameščenega ohišja kroglične matice.

Pogoste težave s poravnavo vključujejo:

• Gred motorja in kroglični vijak nista koaksialna.
• Sklopka je nameščena s prevelikim odmikom ali kotno napako.
• Fiksne in podprte ležajne enote niso poravnane.
• Ohišje matice vleče kroglično matico vstran.
• Os vijaka ni vzporedna z linearnimi vodili.
• Sedišča ležajev ali ramena gredi se ne ujemajo s končnimi-merami podpore.
• Pritrdilni vijaki so zategnjeni, preden se lahko sklop sam-poravna.

Neusklajenost pogosto povzroči navor, ki se spreminja s položajem vijaka. Na primer, os se lahko zlahka vrti blizu enega konca, vendar postane tesna blizu središča ali nasprotnega konca.

V tem primeru povečanje moči motorja ne odpravi mehanskega vzroka. Lahko omogoči, da se stroj še naprej premika, medtem ko pospešuje obrabo matice, podpornih ležajev in sklopke.

11. Podporni ležaji lahko tudi povečajo navor

Visok navor ni vedno posledica kroglične matice. Fiksne-končne podporne enote običajno uporabljajo kotne{2}}ležaje za krmiljenje osnega gibanja. Njihova razporeditev ležajev in prednapetost vplivata na rotacijski upor.

Podporni{0}}navor ležaja lahko postane pretiran zaradi:

• Prevelika prednapetost ležaja
• Nepravilna usmeritev ležaja
• Preveč zategnjena protimatica
• Neprimerna količina masti
• Nepravilno prileganje ležaja-sedeža
• Kontaminacija ali poškodba ležaja
• Fiksni in podprti konci so izrinjeni iz poravnave

Če se kroglični vijak vrti gladko, preden je podporna protimatica zategnjena, vendar se zatem zategne, je treba pred zamenjavo kroglične matice preveriti podporni{0}}ležajni sklop.

12. Začetni navor v vodoravni in navpični osi

Vodoravna os

Na vodoravni osi linearna vodila običajno nosijo težo premikajoče se mize. Začetni navor krogličnega vijaka je v glavnem določen s pospeškom, procesno silo, vodilnim uporom in notranjim uporom sistema.

Navpična os

Na navpični osi mora motor med gibanjem navzgor tudi premagati gravitacijo. Začetni navor je zato lahko bistveno večji kot na sicer podobni vodoravni osi.

Navpična os se lahko premakne nazaj,-ko se odstrani navor motorja. Izračun navora ne nadomesti potrebe po ustrezni motorni zavori, protiuteži ali mehanskem sistemu za-zadrževanje obremenitve.

13. Kako izmeriti uporni navor krogličnega vijaka

Navor upora je najbolje izmeriti pod jasno določenimi pogoji. Zabeležite, ali meritev vključuje samo kroglično matico, podporne ležaje, tesnila, sklopko ali celotno os stroja.

Praktični inšpekcijski postopek je:

1. Zavarujte stroj in odstranite zunanje procesne sile.
2. Za navpične osi mehansko podprite obremenitev, preden odklopite motor ali zavoro.
3. Odklopite motor ali sklopko, če je preskus namenjen izolaciji mehanskega sklopa.
4. Uporabite ustrezen instrument za merjenje navora z nizkim-območjem na koncu vijaka.
5. Vijak počasi zavrtite v smeri naprej in zabeležite začetni vrh.
6. Nadaljujte z vrtenjem pri stabilni nizki hitrosti in zabeležite obratovalni navor.
7. Ponovite test v obratni smeri.
8. Izmerite na več mestih vzdolž uporabnega giba.
9. Ponovite, ko mazivo in sklop dosežeta stabilno temperaturo.

Pri primerjavi različnih vijakov ali spremljanju sprememb skozi čas je treba meritev ponoviti pod enakimi pogoji.

Tok motorja lahko zagotovi koristne informacije o stanju, vendar ni samodejno enak navoru krogličnega vijaka. Pretvorba zahteva konstanten navor motorja in mora upoštevati stanje pogona, motorja, sklopke in celotne osi.

14. Kako si razlagati meritev

Enakomerni navor v celotnem gibu

Konstanten upor lahko pomeni normalno prednapetost, upor tesnila ali odpornost proti mazanju. Primerjajte vrednost s specifikacijo izdelka ali stroja.

En tesen položaj

Lokalno povečanje navora lahko kaže na poškodbo gredi, kontaminacijo, okvare kanalov, lokalno upogibanje ali popačenje vgradnje.

Navor se povečuje proti enemu koncu

To lahko pomeni neporavnanost-podporne enote, zamik-ohišja matice ali izgubo vzporednosti med krogličnim vijakom in linearnimi vodili.

Navor je visok v obe smeri po namestitvi podpore

Preverite prednapetost-končnega ležaja, protimatico, prileganje ležaja in poravnavo obeh podpornih enot.

Zagonski navor je visok, ko je hladen, vendar se zmanjša po več ciklih

K temu lahko prispevata viskoznost maziva in togost tesnila. Prepričajte se, da je mast primerna za najnižjo delovno temperaturo.

Pogonski navor se še naprej povečuje

Neprekinjeno povečevanje je bolj zaskrbljujoče kot kratek vrh zagona. Ustavite se in preverite, ali obstajajo težave z mazanjem, prekomerna prednapetost, neporavnanost, poškodbe ležaja ali nenormalna vročina.

15. Normalen upor ali težava?

Opazovanje	Možna interpretacija
Gladka in enakomerna odpornost	Lahko gre za običajno prednapetost, tesnilo ali upor maziva
Kratko povečanje zagona pri nizki temperaturi	Preverite nazivno temperaturo maziva in količino masti
Nenadna tesnost na istem položaju	Preverite poravnavo, kontaminacijo in stanje kanalov
Navor se spremeni po zategovanju ohišja matice	Možna neporavnanost ohi-matice
Navor se spremeni po zategovanju podporne protimatice	Možna podporna{0}}težava prednapetosti ležaja
Visok vrtilni moment z naraščajočo temperaturo	Ustavite se in preglejte celoten sklop

16. Kateri navor je treba uporabiti za izbiro motorja?

Pri izbiri motorja ne smete uporabljati samo začetnega ali samo obratovalnega navora. Preveriti je treba celoten cikel gibanja.

• Najvišji navor motorjazajemati mora zagon, pospešek, pojemek in kratke procesne{0}}konice sile.
• Stalni navormora zajemati pogoje stalnega gibanja in zadrževanja, kjer je primerno.
• RMS navormora ostati znotraj toplotne zmogljivosti motorja v celotnem delovnem ciklu.
• Razpoložljivi navor pri delovni hitrostije treba preveriti iz krivulje-hitrosti motorja.

Dodajanje varnostnega faktorja je koristno, vendar se ne sme uporabljati za skrivanje neznane mehanske odpornosti. Upor krogličnega vretena, navor podpornega{1}}ležaja, vodilni upor in zunanje sile je treba oceniti ali izmeriti ločeno, kjer je to mogoče.

17. Odpravljanje težav s prekomernim začetnim navorom

Če je začetni navor večji od pričakovanega, preverite sistem v tem vrstnem redu:

1. Preverite, ali je os vodoravna ali navpična in ali je izračun obremenitve pravilen.
2. Preverite pospešek, hitrost motorja in nastavitve-profila gibanja.
3. Potrdite vrsto kroglične matice in navedeno prednapetost.
4. Preverite vrsto, količino, stanje in temperaturno območje maziva.
5. Preverite, ali so tesnila in brisalci poškodovani ali umazani.
6. Zavrtite kroglični vijak, preden priključite ohišje matice, da prepoznate spremembe sklopa.
7. Preverite prednapetost fiksnega{0}}končnega ležaja in stanje protimatice.
8. Preverite poravnavo med motorjem, sklopko in krogličnim vretenom.
9. Preverite vzporednost med krogličnim vijakom in linearnim vodilnim sistemom.
10. Izmerite navor na več mestih in v obe smeri.

Zamenjava motorja z večjim modelom ne bi smela biti prvi odziv na nepojasnjen navor. Če je mehanska odpornost neobičajna, lahko močnejši motor samo odloži odpoved, hkrati pa poveča obremenitev sklopke, matice in podpornih ležajev.

Zaključek

Začetni navor s krogličnim vijakom je običajno višji od navora pri enakomernem teku, ker mora motor sprožiti gibanje, pospešiti gibljive in vrtljive komponente ter premagati začetni upor prednapetosti, tesnil, maziva in podpornih ležajev.

Razlika mora biti gladka, ponovljiva in skladna z izbranim krogličnim vretenom in konstrukcijo stroja. Velikega nihanja navora, lokaliziranih tesnih mest, naraščajočega tekaškega navora ali prekomerne vročine ne smete zavreči kot običajne prekinitve-obnašanja.

Za zanesljivo vrednotenje je treba ločeno upoštevati zunanjo obremenitev, pospešek, upor krogličnega vretena, nosilni-upor in celotno poravnavo stroja. To omogoča izbiro pravilnega motorja in prepoznavanje mehanskih težav, preden povzročijo prezgodnjo obrabo.

DLY zalogekroglični vijakiv različnih premerih, vodilih, strukturah matice, pogojih prednapetosti in stopnjah točnosti. Končna obdelava in ustrezne podporne enote se lahko potrdijo tudi glede na postavitev stroja.

Za redni pregled in nego glejteNavodila za vzdrževanje valjanih krogličnih vijakov.

← Nazaj na blog DLY