Керівництво з вибору довжини кулькової гвинти: як вибрати правильну довжину від 300 мм до 3000 мм

У механічному проектуванні та промисловій автоматизації довжина кулькового гвинта є однією з найбільш забутих-але найбільш важливих-специфікацій у всій системі приводу. Зробіть це правильно, і вісь працюватиме безперебійно роками. Зробите це неправильно, і ви побачите головний біль під час встановлення, втрату точності, надмірну вібрацію або, в гіршому випадку, погнутий або погнутий вал.

Незалежно від того, чи ви обираєте компактний настільний верстат з ЧПК чи 3-метрову портальну вісь, питання те саме:якої довжини повинен бути кульковий гвинт і що станеться, якщо ви помилитеся?

Цей посібник ламаєтьсякульковий гвинтвибір довжини від 300 мм до 3000 мм-що насправді включає довжина, як різні діапазони поводяться механічно та інженерні перевірки, які ви повинні виконати перед остаточним визначенням довжини.

Що насправді означає «довжина кулькового гвинта».

Ось з чого починається багато помилок у виборі:Довжина кулькового гвинта не те саме, що хід.

Загальна довжина вала складається з трьох частин:

через це,загальна довжина гвинта завжди більша, ніж необхідний хід-часто на 60–150 мм або більше, залежно від опори та способу-кріплення торців. Якщо ви вкажете постачальнику лише «хід» без підтвердження загальної довжини, ви ризикуєте отримати гвинт, який фізично закороткий для встановлення.

 

Короткий огляд діапазонів довжин кулькових гвинтів

Перш ніж заглибитися в кожен діапазон, ось коротка версія:

Тепер розглянемо кожен діапазон докладніше.

 

Кулькові гвинти з коротким-ходом (300–500 мм)

Типові розміри:300 мм, 400 мм, 500 мм

Де вони використовуються:

• Настільні та стаціонарні верстати з ЧПУ
• Компактні модулі автоматизації
• Медичне та лабораторне обладнання для огляду
• Машини для роботи з напівпровідниками та електронікою

Чому вони добре працюють на такій довжині:
Короткі гвинти механічно прощають. Вал короткий відносно свого діаметра, тому прогин, вібрація та критичні-обмеження швидкості рідко викликають занепокоєння навіть при помірних-–-високих швидкостях обертання. Встановлення також простіше-допуски прямолінійності та вирівнювання легше тримати на відстані 300–500 мм, ніж на відстані 2–3 метрів.

Підсумок:якщо ваша програма відповідає цьому діапазону,-технічний ризик, пов’язаний з довжиною, низький. Ваші головні критерії вибору мають бути спрямовані на точність свинцю, клас попереднього натягу та тип гайки.

 

Кулькові гвинти із середнім-ходом (600–1000 мм)

Типові розміри:600 мм, 700 мм, 1000 мм

Де вони використовуються:

• Стандартні осі верстатів з ЧПУ
• Системи вибору-і-розміщення
• Пакувальне обладнання
• Промислова автоматизація-загального призначення

Чому цей асортимент є «солодким місцем» галузі:
600–1000 мм – це найпоширеніший, найбільш стандартизований діапазон довжини в галузі кулькових гвинтів. Він пропонує практичний баланс між жорсткістю, досяжною швидкістю та вартістю-ви рідко боретеся з критичними-обмеженнями швидкості, але ви також не платите за надто великі діаметри валу, які не потрібні для застосування.

На що звернути увагу:на верхній межі цього діапазону (800 мм+) у поєднанні з високими обертами, варто виконати швидку критичну-перевірку швидкості (див. нижче), а не припускати, що гвинт працюватиме так само, як і на 600 мм.

 

Довгохідні кулькові гвинти (1500–3000 мм)

Типові розміри:1500 мм, 2000 мм, 2500 мм, 3000 мм

Де вони використовуються:

• Великі обробні центри з ЧПУ
• Системи автоматизації портального-типу
• Деревообробне та камене{0}}обладнання
• Довгі-лінії автоматизації подорожей

Чому цей діапазон потребує уваги-технічного рівня:
Після приблизно 1500 мм вал гвинта починає поводитися не так як жорсткий стрижень, а більше як довга, тонка балка. Значними стають три ефекти:

• Прогин і вібраціязбільшення, особливо при бічних навантаженнях або на вищих швидкостях
• Метод підтримки(кількість і тип проміжних/кінцевих опор) починає мати більше значення, ніж сам гвинт
• Критична швидкість і навантаження на вигин стають жорсткими обмеженнями, а не теоретичними проблемами

Корисне правило:для гвинтів понад 1500 мм діаметр валу та конфігурація опори зазвичай впливають на реальну -продуктивність більше, ніж лише довжина.Гвинт діаметром 2000 мм із правильним діаметром і опорою може перевершити гвинт діаметром 2500 мм, який є меншим для свого прольоту.

 

Як розрахувати необхідну довжину кулькового гвинта

Стандартне інженерне наближення таке:

Загальна довжина кулькового гвинта ≈ ефективний хід + кінцева довжина обробки + запас безпеки

Кілька практичних зауважень щодо кожного терміну:

• Ефективний ударце фактичний діапазон ходу кулькової гайки-, а не відстань ходу стола чи каретки. Якщо вашим стандартним розміром є хід каретки, вам також потрібно додати довжину корпусу гайки та її монтажний зазор, інакше ви отримаєте гвинт, який фізично не зможе забезпечити хід, для якого ви розрахували.
• Довжина кінцевої обробкизазвичай працює20–80 мм на кінець, залежно від того, чи кінець фіксований-підтримується (потрібне посадочне місце підшипника та фіксуюча різьба) чи просто підтримується (коротша функція обробки). Подвійні -підтримувані конструкції з обох сторін додадуть цьому з кожного боку.
• Запас міцності охоплює перевищення гайки, положення-кінцевого перемикача та будь-який пакет механічних допусків-вгору. 10–20 мм на кінець є звичайним початковим припуском, хоча це має бути підтверджено відповідно до конкретної конструкції монтажу.

Оскільки фактична цифра залежить від типу опори та-конструкції кінцевого кріплення,остаточну довжину завжди слід перевіряти за реальною механічною конструкцією-, а не лише за ходом.

 

Критична швидкість і вигин: дві перевірки, довгі гвинти не можуть проскочити

Ці два чинники є причиною більшості збоїв,-пов’язаних із довжиною, і вони заслуговують на більше, ніж побіжне згадування.

Критична швидкість

Кожна кулькова гвинтова пара має максимальну безпечну швидкість обертання, перш ніж вона почне крутитися й вібрувати, як скакалка{0}}цекритична швидкість. Це залежить від діаметра валу, непідтримуваної довжини та методу опори/кінцевого-кріплення, і різко зменшується зі збільшенням довжини.

Як загальна схема:

• Критична швидкість зменшується приблизно зквадрат довжини-подвоїти довжину, і запас безпечної швидкості може знизитися приблизно до чверті за інших рівних умов.
• Збільшення діаметра валу допомагає набагато більше, ніж люди очікують, оскільки жорсткість масштабується з діаметром до високої потужності.
• Фіксована-фіксована конфігурація підтримки (обидва кінці мають жорстку підтримку) забезпечує значно вищу критичну швидкість, ніж фіксована-вільна (один кінець підтримується, один вільний) конфігурації такої самої довжини.

Практичний висновок:якщо ваш гвинт обертається приблизно на 70–80% від розрахованої критичної швидкості під час безперервної роботи, варто-повторно перевірити діаметр або конфігурацію опори перед завершенням проектування-а не після того, як машину сконструйовано.

Ризик прогину

Прогинання — це вид руйнування, коли довгий тонкий гвинт під дією осьового стискаючого навантаження раптово вигинається або згинається вбік, а не руйнується простим стисненням. Це найбільш актуально, коли:

• Гвинт встановленийвертикальноі несе осьове навантаження від опорної маси
• Додаток передбачаєсильна осьова тягав поєднанні з довгим безопорним прольотом
• Метод кінцевої-фіксації забезпечує обмежене обмеження обертання (збільшення ефективної довжини прогину)

Подібно до критичної швидкості, допустиме навантаження на прогин різко падає зі збільшенням довжини та різко зростає з діаметром вала. Для будь-якого вертикального або великого навантаження з довгим-ходом перевірка вигину повинна розглядатися як обов’язкова, а не необов’язкова.

 

Стандартна довжина кулькової гвинтової гвинти проти спеціальної

Більшість виробників зберігають на складі стандартну довжину приблизно до 1000 мм. Крім цього-зокрема в діапазоні 1500–3000 мм-Зазвичай потрібне індивідуальне різання та кінцева обробкавідповідно до вашої конкретної структури.

Які нестандартні довжини дають вам, чого стандартні деталі каталогу часто не можуть:

• Точна відповідність монтажним розмірам вашої машини, без зайвого ходу чи вимушеного перепроектування
• Обробка-кінцевих кінців (довжина різьби, діаметр гнізда підшипника, розташування шпонкової канавки)
• Краще-відповідне співвідношення діаметра-до-довжини, що безпосередньо покращує стабільність і термін служби

Якщо ваше застосування належить до-діапазону довгих ходів, варто завчасно обговорити спеціальні специфікації-переробка рами машини навколо--гвинта, який не зовсім підходить, майже завжди дорожчий, ніж визначення правильної спеціальної довжини з самого початку.

 

Короткий довідник: вибір за довжиною

 

Отримайте інженерну підтримку для своєї програми

Якщо ви не впевнені, чи підходить гвинт 300 мм або 3000 мм-чи щось середнє-для вашого застосування, варто підтвердити вибір на інженерному рівні, перш ніж робити замовлення. Короткий попередній огляд набагато дешевший, ніж редизайн після того, як машина була створена.

Як виробник кулькових гвинтів, DLY надає підтримку у виборі довжини та налаштуванні у всьому діапазоні 300–3000 мм, допомагаючи машинобудівникам та інженерам із автоматизації визначити правильну комбінацію довжини, діаметра валу та кінцевої обробки на основі фактичних умов навантаження, робочої швидкості та конструкції установки.

← Повернутися до блогу DLY