Вибір підходящогошарико-гвинтова опораозначає вибір підшипника, який підтримує оброблені кінці валу гвинта. Ці підшипники контролюють осьовий рух, підтримують центрування обертання та передають тягу від кулькового гвинта до конструкції машини.
Термін не слід плутати з кульками, що циркулюють всередині кулькової гайки. Кулькова гайка перетворює обертання гвинта на лінійний рух, тоді як опорні підшипники дозволяють обертатися валу гвинта та стримувати його відповідно до вибраного фіксованого, опорного або плаваючого розташування.
Підшипник не слід вибирати тільки з номінального діаметра кулькової гвинти. Осьове навантаження, необхідна жорсткість, робоча швидкість, розташування підшипників, попереднє натягування, змащування, простір для встановлення та обробка кінців-гвинтів повинні розглядатися разом.
Що робить опорний підшипник
Коли кульковий гвинт приводить в рух рухомий стіл, технологічна сила не зникає всередині гайки. Він проходить через гвинтовий вал до опорних підшипників, а потім у раму машини.
Фіксований бічний-підшипник зазвичай виконує найважливішу функцію осьового позиціонування. Він повинен протистояти тязі в необхідних напрямках, одночасно обмежуючи осьове зміщення гвинта. Протилежний кінець підтримує обертання та стабілізує вал відповідно до обраної конфігурації опори.
| Системна частина | Основна функція | Вплив на осі |
|---|---|---|
| Кульковий гвинт і гайка | Перетворення обертального руху в лінійний | Випередження, потужність тяги, ефективність і поведінка позиціонування |
| Фіксований-бічний підшипник | Розташуйте гвинт аксіально та виконайте тягу | Осьова жорсткість, реверсивна реакція та стабільність обертання |
| Підтримувана або плаваюча сторона | Підтримуйте протилежний кінець гвинта відповідно до конструкції осі | Критична швидкість, поведінка вібрації та теплового розширення |
| Лінійна напрямна | Направляти каретку та переносити радіальні та моментні навантаження | Прямолінійність, стійкість коляски та підтримка вантажу |
Загальні конфігурації підтримки
Кінцева-конфігурація опори впливає на жорсткість гвинта, допустиму швидкість, термічну поведінку та навантаження, яке несе кожне положення підшипника.
| Конфігурація | Структура | Основна характеристика | Дизайн Концерн |
|---|---|---|---|
| Виправлено–підтримується | Нерухомий підшипник з осьовим розташуванням на одному кінці та опорний підшипник на іншому | Загальний баланс стабільності, вартості та теплового розміщення | Сторона, що підтримується, має відповідати передбачуваному термічному переміщенню та кінці валу |
| Фіксований–фіксований | Підшипники з осьовим керуванням на обох кінцях | Вища осьова жорсткість і покращена опора гвинта | Теплове зростання може змінити натяг підшипника або гвинта, якщо він не розроблений належним чином |
| Стаціонарно–безкоштовно | Фіксований підшипник на одному кінці з протилежним кінцем гвинта без підтримки | Проста і компактна конструкція | Нижчий опір гвинту та вібрації на довгих або високошвидкісних осях |
Фіксована опора широко використовується в стандартних промислових кулькових гвинтах. Фіксований–фіксований можна розглянути, коли потрібна більша жорсткість або швидкість, але його температурні та попередні навантаження повинні бути ретельно розроблені. Фіксований без кріплення, як правило, обмежується додатками, де довжина гвинта, швидкість і навантаження дозволяють більш просту конструкцію.
Виберіть тип підшипника
Радіально-упорні опорні підшипники
Прецизійні радіально-упорні кулькові підшипники зазвичай використовуються на фіксованій стороні кулькового гвинта. Їх внутрішній контактний кут дозволяє їм переносити осьову силу з більшою жорсткістю, ніж звичайний радіальний підшипник.
Один радіально-упорний підшипник переважно підтримує осьове навантаження в одному напрямку. Тому на фіксованих кінцях кулькових гвинтів часто використовуються парні підшипники або заводські-комплекти підшипників, щоб можна було контролювати тягу в обох напрямках.
Радіальний підшипник на опорній стороні
Протилежний кінець може використовувати радіальний підшипник в опорних вузлах, призначених для стабілізації гвинта, дозволяючи всій конструкції реагувати на теплове зростання, як це було спроектовано.
Не можна очікувати, що цей підшипник забезпечить таку ж жорсткість осьового позиціонування, як комплект підшипників із фіксованою-боковою частиною. Його розміри та метод кріплення мають відповідати підтримуваній-обробці торця та конструкції корпусу.
Розрахувати осьове навантаження
Осьове навантаження є першою механічною вимогою для вибору кулькових гвинтових підшипників. Він може включати силу прискорення, силу процесу, опір тертя та зовнішню силу, що діє вздовж осі гвинта.
Силу тяжіння слід включати, коли вона діє вздовж напрямку гвинта, наприклад, на вертикальній осі. На горизонтальній осі вага рухомого столу переважно переноситься на лінійні напрямні, хоча це все ще впливає на вимоги до тертя та прискорення.
Постійне робоче навантаження - не єдина умова, яку необхідно перевірити. Рух, зупинка, аварійне уповільнення, різання та зміни напрямку руху можуть створити більші короткочасні-навантаження. Як динамічне навантаження, так і максимальне статичне чи ударне навантаження слід перевіряти за даними виробника підшипника.
Мінімізуйте радіальне навантаження
Опорні підшипники кулькової гвинти вибираються в основному для контролю осьової тяги та обертання гвинта. Вага рухомого столу, бічна сила та момент перекидання зазвичай повинні переноситися лінійною напрямною, а не передаватись через кульковий гвинт.
Значне радіальне навантаження на опорний підшипник може свідчити про невідповідність між гвинтом, опорним корпусом, гайковим гніздом, муфтою та двигуном. Це також може виникнути через зігнутий вал або монтажні поверхні, які не мають однієї осі.
Вибір підшипника більшого розміру без корекції центрування може не зменшити ні нагрівання, ні знос. Окремо слід розглядати несучу здатність і механічне джерело радіальної сили.
Осьова жорсткість і позиціонування
Осьова жорсткість описує, наскільки опорний підшипник прогинається під дією тяги. Більш висока жорсткість зменшує рух на кінці гвинта, коли вісь прискорюється, змінює напрямок або стикається зі зміною технологічного навантаження.
Опорний підшипник впливає на стабільність позиціонування, але сам по собі не визначає повну точність машини. Кінцева точність також залежить від:
- Точність виведення кулькового гвинта та сукупна похибка виведення
- Зазор або попередній натяг кулькової гайки
- Крутильна та осьова деформація валу гвинта
- Осьове зміщення-підшипника
- Муфта, гайка-сидіння та жорсткість корпусу
- Теплове розширення та компенсація-системи керування
- Лінійна напрямна та точність основи машини-
Тому технічно неправильно описувати опорний підшипник як такий, що має точність позиціонування машини, наприклад ±0,05 мм. Точність підшипника зазвичай виражається через точність розмірів, точність обертання, биття та відповідні характеристики-набору.
Розташування підшипників
Радіально-упорні підшипники можна комбінувати в різних схемах. Відповідне розташування залежить від напрямку тяги, необхідної жорсткості, контролю моменту та доступної монтажної довжини.
| Аранжування | Загальна поведінка | Примітка до вибору |
|---|---|---|
| Спина-до-пара | Підтримує осьову силу в обох напрямках із ширшим ефективним-відстаном між центрами тиску | Поширені там, де важливі осьова та моментна жорсткість |
| Пара--віч-на-віч | Підтримує осьову силу в обох напрямках з різною реакцією на центрування та момент | Використовуйте лише тоді, коли це вказано виробником корпусу та підшипника |
| Комплект тандем | Розділяє осьове навантаження в одному головному напрямку | Потрібен протилежний підшипник або встановлений, коли також потрібно мати зворотну тягу |
Підібрані на заводі-комплекти підшипників слід установлювати у визначеному порядку та орієнтації. Підшипники з різних наборів не слід змішувати для створення нової комбінації, оскільки попередній натяг і відповідність розмірів більше не контролюються.
Виберіть Попереднє завантаження
Попереднє натяг підшипника усуває внутрішній осьовий зазор і збільшує жорсткість опори. Це може покращити реакцію на реверс і допомогти гвинту залишатися стабільним під час зміни тяги.
Більше попереднього навантаження не завжди означає краще. Надмірне попереднє натяг збільшує пусковий момент, тепло від тертя та внутрішню напругу підшипника. Ефект стає більш серйозним, коли гнізда підшипників, контргайка, буртики вала або корпуси виготовлені та зібрані неправильно.
Попереднє натяг слід вибирати з доступних класів виробника підшипників відповідно до необхідної жорсткості, швидкості, робочої температури та зовнішнього навантаження. Не створюйте додаткового попереднього натягу шляхом довільного надмірного затягування контргайки.
Перевірте швидкість і температуру
Швидкість підшипника та критична швидкість кулькового гвинта пов’язані, але окремі обмеження. Підшипник може відповідати швидкості обертання, тоді як вал гвинта занадто довгий або недостатньо підтримується, щоб уникнути вібрації. Можлива й зворотна ситуація.
Тому при виборі необхідно перевірити:
- Максимальна і безперервна швидкість обертання шнека
- Довжина гвинта, діаметр і конфігурація опори
- Обмеження швидкості підшипника при обраному попередньому натягу
- Вид і кількість мастила
- Теплопередача через опорний корпус
- Теплове розширення шнека та конструкції машини
Набір підшипників із високим попереднім натягом може забезпечити добру -жорсткість на низькій швидкості, але генерувати непотрібне тепло на високошвидкісній-осі, що постійно обертається. Робочий цикл повинен бути включений у рішення.
Змащення та ущільнення
Опорні підшипники кулькових гвинтів можуть постачатися відкритими, ущільненими або попередньо змащеними залежно від конструкції підшипника й опорного-блока. Герметичні та попередньо-змащені підшипники спрощують встановлення, тоді як відкриті підшипники можна використовувати, якщо машина має контрольовану систему змащення.
Занадто мало мастила збільшує знос і температуру. Занадто багато мастила також може збільшити крутний момент і нагрівання, особливо на вищій швидкості. Перед додаванням іншого мастила до існуючого підшипника слід перевірити сумісність мастила.
У середовищах, що містять стружку, охолоджуючу рідину, пил або вологу, опорний корпус і ущільнення підшипників слід розглядати разом. Підшипник не може залишатися захищеним, якщо забруднювачі проникають через негерметичний інтерфейс корпусу.
Підберіть обробку-кінцевих гвинтів
Опорний підшипник підходить до обробленого кінця кулькової гвинти, а не до оригінального номінального діаметра гвинта. Наприклад, 20-міліметровий кульковий гвинт не обов’язково використовує підшипник із отвором 20 мм.
Вибір підшипника та креслення-кінцевої обробки повинні відповідати:
- Діаметр і допуск посадки-підшипника
- Положення та перпендикулярність плеча стрижня
- Довжина-сидіння підшипника
- Різьба контр{0}}гайки та розпірка
- Кінцевий діаметр-з’єднання та довжина
- Отвір корпусу, плече та спосіб утримання
Занадто вільна посадка може призвести до небажаного руху або вибивання. Занадто туга посадка може змінити внутрішній зазор, ускладнити збірку або пошкодити підшипник. Правильні допуски мають відповідати специфікаціям вибраного підшипника та опорного-блока.
Ресурс підшипника
Базовий термін служби підшипника залежить від динамічного навантаження підшипника та еквівалентного робочого навантаження. Для кулькових підшипників зазвичай використовується таке основне співвідношення:
C=базове динамічне навантаження;
P=еквівалентне динамічне навантаження на підшипник.
Цю формулу не слід використовувати лише для ваги столу машини. Еквівалентне навантаження на підшипник залежить від осьової сили, будь-якої радіальної сили, розташування підшипника, попереднього натягу та робочого циклу. Статичну безпеку також необхідно перевірити окремо для умов максимального навантаження та удару.
Послідовність вибору
| етап | Визначити | Причина |
|---|---|---|
| 1 | Конфігурація фіксована–підтримувана, фіксована–фіксована або фіксована–вільна | Визначає роль кожного положення підшипника |
| 2 | Безперервні, пікові та зворотні{0}}осьові навантаження | Визначає вимоги до номінального навантаження та розташування |
| 3 | Необхідна осьова жорсткість і прийнятне зміщення | Комплект підшипників напрямних і вибір попереднього натягу |
| 4 | Максимальна швидкість, робочий цикл і температура | Перевіряє нагрів, мастило та обмеження швидкості |
| 5 | Розміри-сидіння та корпусу підшипника | Забезпечує фізичну сумісність і правильну посадку |
| 6 | Динамічний термін служби та статична безпека | Підтверджує придатність для робочого циклу і пікового навантаження |
Поширені помилки вибору
- Вибір підшипника тільки за номінальним діаметром кулькової гвинти.
- Розглядаючи повну вагу рухомого столу як осьове навантаження на горизонтальний гвинт.
- Ігнорування прискорення, удару та тяги в-зворотному напрямку.
- Використання загального радіального підшипника, де потрібна висока осьова жорсткість.
- Вибір максимального попереднього навантаження без перевірки швидкості та нагріву.
- Змішування радіально-упорних підшипників із різних комплектів.
- Спроба усунути несумісність гвинта або корпусу шляхом збільшення несучої здатності.
- Припущення, що тільки опорний підшипник визначає точність позиціонування.
Висновок
Відповідний опорний підшипник кулькового гвинта повинен витримувати фактичне осьове навантаження, забезпечуючи при цьому жорсткість, швидкість і термін служби, необхідні машині. Рішення включає тип підшипника, спарене розташування, попереднє натяг, змащення та конфігурацію опори.
Вибір підшипника також повинен узгоджуватися з довжиною гвинта, критичною швидкістю, кінцевою обробкою, опорним корпусом, вирівнюванням муфти та тепловим розширенням. Вибір підшипника лише за діаметром гвинта чи ціною може призвести до осьового люфту, нагрівання, вібрації, поганої реакції позиціонування або передчасного виходу з ладу.
Дослідіть DLYкулькові гвинтові опори, оглядВибір підтримки BK/BF, FK/FF та EK/EF, або переглянутиDLY кулькові гвинтові продукти.
