Як розрахувати кульовий гвинт

Перехід кулькового гвинта - це лінійна відстань, на яку переміщується гайка, коли вал гвинта обертається на один повний оберт. Коли інженери розраховують кульковий гвинт, вони зазвичай намагаються узгодити необхідну швидкість руху, швидкість двигуна, роздільну здатність позиціонування, силу тяги та умови навантаження системи лінійного руху.

Вибір правильногокульковий гвинтсвинець - це не тільки проста формула розрахунку. Більший крок може допомогти осі рухатися швидше за тієї самої швидкості гвинта, тоді як менший крок може забезпечити кращу роздільну здатність позиціонування та більшу механічну перевагу для тяги.

У цьому посібнику пояснюється, як розрахувати випередження кулькової гвинтової гвинти на основі цільової швидкості та обертів гвинта, як випередження впливає на швидкість, роздільну здатність і тягу, а також як вибрати практичне значення випередження відповідно до крутного моменту двигуна, критичної швидкості, методу підтримки та стандартних специфікацій кулькової гвинтової гвинти.

Що таке кульковий гвинт?

Хід кулькового гвинта вимірюється в міліметрах на оберт. Він повідомляє вам, скільки кулькової гайки проходить за один повний оберт вала гвинта. Наприклад, якщо кульковий гвинт має крок 10 мм, гайка переміщається на 10 мм, коли гвинт обертається на один повний оберт.

Випередження є одним із найважливіших параметрів у виборі кулькової гвинтової передачі, оскільки воно безпосередньо впливає на лінійну швидкість, роздільну здатність позиціонування, вимоги до крутного моменту, силу тяги та реакцію системи.

Шарико-гвинтова операція проти кроку

Свинець часто плутають зі смолою. Для багатьох стандартних одноразових кулькових гвинтових двигунів крок і крок однакові. Однак для багато-гвинтів хід і крок відрізняються.

Формула розрахунку кульового гвинта

Щоб розрахувати випередження кулькового гвинта, вам потрібна цільова лінійна швидкість і фактична швидкість обертання гвинта. Якщо двигун безпосередньо під’єднано до гвинта, оберти двигуна та оберти гвинта можуть бути однаковими. Якщо використовується редуктор, ремінний шків, коробка передач або інше передавальне число, вам слід спочатку розрахувати фактичні оберти гвинта.

Ключовим моментом є узгодженість одиниць. Якщо швидкість вказана в мм/с, помножте на 60, щоб перетворити її в мм/хв. Якщо швидкість уже вказана в мм/хв, не множте знову на 60.

Приклад: обчислення випередження на основі цільової швидкості та обертів на хвилину

Припустимо, що вісь машини потребує швидкості руху 600 мм/с, а гвинт може обертатися зі швидкістю 3000 об/хв.

Це означає, що теоретичне випередження, необхідне для досягнення 600 мм/с при 3000 об/хв, становить 12 мм. У реальному відборі ви не повинні автоматично збільшувати перевагу на фіксований відсоток. Натомість виберіть найближчий доступний стандартний кабель і перевірте, чи крутний момент двигуна, прискорення, роздільна здатність позиціонування та критична швидкість все ще прийнятні.

Якщо 12 мм не є стандартним доступним варіантом для вибраного діаметра або серії гвинтів, практичним вибором може бути 10 мм, 16 мм або інший стандартний висів залежно від вимог машини.

Як свинець впливає на швидкість, роздільну здатність і тягу

Кульковий гвинт впливає на кілька ключових факторів ефективності одночасно. Велике випередження допомагає досягти вищої лінійної швидкості при менших обертах, але також зменшує механічну перевагу. Невеликий крок покращує роздільну здатність і тягу, але гвинт повинен обертатися швидше, щоб досягти такої ж лінійної швидкості.

Перевірка крутного моменту та тяги після розрахунку випередження

Після розрахунку випередження слід перевірити, чи може двигун забезпечити достатній крутний момент для необхідної тяги. Менший випередження дає кращу механічну перевагу, тоді як більший випередження вимагає більшого крутного моменту для створення тієї самої осьової тяги.

Якщо крутний момент вимірюється в Н·м, а свинець вимірюється в мм, слід включити перетворення одиниць:

Ця формула є інженерною довідкою. Фактична продуктивність тяги також залежить від кривої крутного моменту двигуна, прискорення, ефективності гвинта, попереднього натягу, опори підшипника, змащення, вертикальної чи горизонтальної установки та коефіцієнта безпеки.

Вибираючи більший випередження для високої швидкості, завжди перевіряйте, чи двигун усе ще має достатній крутний момент під час прискорення та під навантаженням.

Перевірка критичної швидкості та обертів гвинта

Критична швидкість кулькового гвинта в основному залежить від діаметра гвинта, довжини без підтримки, методу кінцевої опори та швидкості обертання. Випередження безпосередньо не визначає критичну швидкість, але воно впливає на оберти гвинта, необхідні для досягнення цільової лінійної швидкості.

Для заданої цільової швидкості більший крок дозволяє гвинту обертатися з меншими обертами. Для досягнення тієї самої швидкості для меншого випередження можуть знадобитися вищі оберти, що може зробити перевірку критичної швидкості більш важливою для довго-ходових осей.

Перш ніж підтверджувати остаточний результат, перевірте:

• Діаметр шнека і загальна довжина.
• Неопорна довжина між несучими опорами.
• Фіксована кінцева та підтримувана кінцева конфігурація.
• Обороти робочого гвинта на максимальній швидкості.
• Запас безпеки нижче критичної швидкості.

Для високо-швидкісних і довго{1}}тактних систем вибір проводу завжди слід перевіряти разом із критичною швидкістю, вибором опорного блоку та продуктивністю двигуна.

5-етапний процес вибору кулькового гвинта

Практичний розрахунок свинцю кулькової гвинти не повинен зупинятися після однієї формули. Розраховане значення необхідно перевірити за системою повного руху.

Відбір потенційних клієнтів для різних програм

Для різних машин потрібні різні напрямки руху. У наведеній нижче таблиці наведено практичні рекомендації щодо типових умов застосування.

Розгляд стандартних потенційних клієнтів і індивідуальних потенційних клієнтів

Під час реальних закупівель розрахована перевага повинна бути зіставлена ​​з доступними стандартними продуктами. Звичайні кабелі можуть включати 4 мм, 5 мм, 10 мм, 16 мм, 20 мм, 25 мм, 32 мм або більші варіанти кабелів залежно від діаметра гвинта та серії.

Стандартні контакти зазвичай легше придбати, вони скорочують час доставки та спрощують заміну в майбутньому. Для особливих умов швидкості або руху можуть знадобитися спеціальні конструкції свинців, але вони повинні бути підтверджені разом із діаметром, типом гайки, кінцевою обробкою, ступенем точності, опорними блоками та часом виробництва.

Для проектів OEM краще підтвердити висновок, діаметр, довжину гвинта, кінцеву обробку, конструкцію гайки та розташування опорного блоку перед завершенням розробки конструкції машини.

Вибір потенційного клієнта – це рішення-на системному рівні

Вибір неправильного кулькового гвинта може призвести до перевантаження двигунів, неточного позиціонування, недостатньої тяги, вібрації, шуму або передчасного виходу з ладу компонентів. Ось чому вибір проводів слід оцінювати разом із повним проектом осі.

Надійне рішення щодо приводу кулькового гвинта має враховувати:

• Цільова швидкість руху та прискорення.
• Крива швидкості та крутного моменту двигуна.
• Маса навантаження і напрямок установки.
• Роздільна здатність позиціонування та вимога повторюваності.
• Діаметр, довжина та спосіб опори кулькового гвинта.
• Критична швидкість і допустимі оберти гвинта.
• Тип гайки, попереднє натяг, змащення та робоче середовище.

У багатьох випадках найкращий потенційний клієнт – це не найменший чи найбільший варіант. Саме свинець забезпечує найкращий баланс між швидкістю, точністю, тягою, потужністю двигуна та довгостроковою-надійністю.

Висновок

Розрахунок ходу кулькової гвинти починається з простої формули швидкості, але остаточний вибір вимагає перевірки-системного рівня. Теоретичний вивід слід перевірити на крутний момент двигуна, роздільну здатність позиціонування, вимоги до тяги, критичну швидкість гвинта, метод підтримки та стандартну доступність продукту.

Маленький висновок забезпечує кращу роздільну здатність і тягу, тоді як більший висновок підтримує більш високу швидкість руху при менших обертах гвинта. Найкращий вибір залежить від балансу між швидкістю, точністю, навантаженням і надійністю. Якщо ви не впевнені, який кабель підходить, DLY може допомогти перевірити кабель кулькового гвинта, діаметр, ступінь точності, тип гайки та конфігурацію опори відповідно до вимог вашої машини.