Stoupání kuličkového šroubu je lineární vzdálenost, o kterou se matice posune, když se hřídel šroubu otočí o jednu celou otáčku. Když inženýři počítají stoupání kuličkového šroubu, obvykle se snaží přizpůsobit požadovanou rychlost pojezdu, rychlost motoru, rozlišení polohy, přítlačnou sílu a stav zatížení lineárního pohybového systému.
Výběr správnéhokuličkový šroubolovo není pouze jednoduchý vzorec výpočtu. Větší stoupání může pomoci ose pohybovat se rychleji při stejné rychlosti šroubu, zatímco menší stoupání může poskytnout lepší rozlišení polohy a vyšší mechanickou výhodu pro tah.
Tato příručka vysvětluje, jak vypočítat stoupání kuličkového šroubu z cílové rychlosti a otáček šroubu, jak stoupání ovlivňuje rychlost, rozlišení a tah a jak zvolit praktickou hodnotu předstihu podle točivého momentu motoru, kritické rychlosti, způsobu podpory a standardních specifikací kuličkového šroubu.
Co je vedení kuličkového šroubu?
Stoupání kuličkového šroubu se měří v milimetrech na otáčku. Udává, jak daleko se kuličková matice pohybuje při jedné plné rotaci hřídele šroubu. Pokud má například kuličkový šroub stoupání 10 mm, matice se posune o 10 mm, když se šroub otočí o jednu celou otáčku.
Olovo je jedním z nejdůležitějších parametrů při výběru kuličkového šroubu, protože přímo ovlivňuje lineární rychlost, polohovací rozlišení, točivý moment, přítlačnou sílu a odezvu systému.
Jednoduchá definice:Lineární dráha posuvu kuličkového šroubu=na jednu celou otáčku šroubu.
Vedení kuličkového šroubu vs
Olovo je často zaměňováno se smolou. U mnoha standardních kuličkových šroubů s jednoduchým{1}}startem jsou vedení a stoupání stejné. U více-startových šroubů se však stoupání a stoupání liší.
| Období | Význam | Příklad |
|---|---|---|
| Pitch | Vzdálenost mezi sousedními drážkami závitu. | Šroub s roztečí 5 mm má mezi drážkami závitu 5 mm. |
| Vést | Lineární dráha pojezdu na celou otáčku šroubu. | Vodicí šroub o průměru 10 mm posune matici o 10 mm na otáčku. |
| Jediný-startovací šroub | Vedení se rovná výšce. | 5 mm rozteč=5 mm vedení. |
| Více-startovací šroub | Předstih se rovná výšce násobené počtem startů. | 5 mm rozteč × 2 starty=10 mm předstihu. |
Vzorec pro výpočet vedení kuličkového šroubu
Pro výpočet stoupání kuličkového šroubu potřebujete cílovou lineární rychlost a skutečnou rychlost otáčení šroubu. Pokud je motor přímo připojen ke šroubu, otáčky motoru a otáčky šroubu mohou být stejné. Pokud je použit reduktor, řemenice, převodovka nebo jiný převodový poměr, měli byste nejprve vypočítat skutečné otáčky šroubu.
Pokud je cílová rychlost v mm/s:
Stoupání (mm/ot.)=Lineární rychlost (mm/s) × 60 / rychlost šroubu (ot./min)
Pokud je cílová rychlost v mm/min:
Stoupání (mm/ot.)=Lineární rychlost (mm/min) / rychlost šroubu (ot./min)
Klíčovým bodem je jednotná konzistence. Pokud je rychlost uvedena v mm/s, vynásobte ji 60 a převeďte ji na mm/min. Pokud je již rychlost uvedena v mm/min, znovu nenásobte 60.
Příklad: Vypočítejte vedení z cílové rychlosti a otáček
Předpokládejme, že osa stroje vyžaduje pojezdovou rychlost 600 mm/s a šroub může běžet rychlostí 3000 ot./min.
Cílová lineární rychlost=600 mm/s
Rychlost šneku=3000 ot./min
Vedení=600 × 60/3000
Předstih=12 mm/ot
To znamená, že teoretický náskok potřebný k dosažení rychlosti 600 mm/s při 3000 otáčkách za minutu je 12 mm. V reálném výběru byste neměli automaticky zvyšovat náskok o fixní procento. Místo toho zvolte nejbližší dostupný standardní kabel a zkontrolujte, zda jsou moment motoru, zrychlení, rozlišení polohy a kritické otáčky stále přijatelné.
Pokud 12 mm není standardně dostupná možnost pro vybraný průměr šroubu nebo sérii, může být praktickou volbou 10 mm, 16 mm nebo jiný standardní závit v závislosti na požadavcích stroje.
Jak olovo ovlivňuje rychlost, rozlišení a tah
Vedení kuličkového šroubu ovlivňuje několik klíčových faktorů výkonu současně. Velký předstih pomáhá dosáhnout vyšší lineární rychlosti při nižších otáčkách, ale také snižuje mechanickou výhodu. Malý náskok zlepšuje rozlišení a tah, ale šroub se musí otáčet rychleji, aby dosáhl stejné lineární rychlosti.
| Volba olova | Hlavní výhoda | Vyměňte-změnu | Typické použití |
|---|---|---|---|
| Malý náskok | Vyšší polohovací rozlišení a silnější tah při stejném točivém momentu. | Snižte lineární rychlost při stejných otáčkách šroubu. | Přesné polohování, vertikální osy, těžké{0}}zátěž pomalý pohyb. |
| Střední vedení | Vyvážená rychlost, rozlišení a tah. | Vyžaduje kontrolu rychlosti a zatížení na{0}}úrovni systému. | Obecná automatizace, CNC posuvové osy, lineární moduly. |
| Velký náskok | Vyšší lineární rychlost při nižších otáčkách šroubu. | Vyžaduje větší točivý moment pro stejný tah a poskytuje nižší rozlišení. | Vysoko{0}}rychlostní automatizace, přenos dlouhých{1}}tahů, rychlé polohovací systémy. |
Kontrola točivého momentu a tahu po výpočtu předstihu
Po výpočtu předstihu byste měli zkontrolovat, zda motor může poskytnout dostatečný točivý moment pro požadovaný tah. Menší stoupání poskytuje lepší mechanickou výhodu, zatímco větší stoupání vyžaduje větší krouticí moment pro vytvoření stejného axiálního tahu.
Přibližný vzorec tahu:
F = 2π × η × T / L
F=axiální tah
η=účinnost
T=kroutící moment
L=vedení
Pokud se točivý moment měří v N·m a předstih se měří v mm, měl by být zahrnut převod jednotek:
F(N)=2π × η × T(N·m) × 1000 / olovo (mm)
Tento vzorec je technickou referencí. Skutečný tahový výkon také závisí na křivce točivého momentu motoru, zrychlení, účinnosti šroubu, předpětí, uložení ložisek, mazání, vertikální nebo horizontální instalaci a bezpečnostním faktoru.
Při volbě většího předstihu pro vysoké otáčky vždy zkontrolujte, zda má motor při akceleraci a při zatížení stále dostatečný krouticí moment.
Kontrola kritických otáček a otáček šroubu
Kritická rychlost kuličkového šroubu je ovlivněna především průměrem šroubu, nepodporovanou délkou, způsobem podpory konce a rychlostí otáčení. Olovo přímo neurčuje kritickou rychlost, ale ovlivňuje otáčky šroubu potřebné k dosažení cílové lineární rychlosti.
Pro danou cílovou rychlost umožňuje větší stoupání šroubu rotovat při nižších otáčkách. Menší náskok může vyžadovat vyšší otáčky za minutu, aby bylo dosaženo stejné rychlosti, a proto může být kontrola kritické rychlosti u os s dlouhými-zdvihy důležitější.
Před potvrzením konečného potenciálního zákazníka zkontrolujte:
- Průměr šroubu a celková délka.
- Nepodporovaná délka mezi podpěrami ložisek.
- Pevný konec a podporovaná konfigurace zakončení.
- Pracovní šroub RPM při maximální rychlosti.
- Bezpečnostní rezerva pod kritickou rychlostí.
U vysoko{0}}rychlostních systémů a systémů s dlouhým{1} zdvihem by měl být výběr vedení vždy kontrolován společně s kritickou rychlostí, výběrem podpůrné jednotky a výkonem motoru.
5-krokový proces výběru vedení kuličkového šroubu
Praktický výpočet vedení kuličkového šroubu by se neměl zastavit po jednom vzorci. Vypočítaná hodnota musí být porovnána se systémem plného pohybu.
| Krok | Co zkontrolovat | Proč na tom záleží |
|---|---|---|
| 1 | Definujte cílovou rychlost, zdvih, zatížení a přesnost. | Tyto požadavky rozhodují o tom, zda systém potřebuje nejprve rychlost, tah nebo rozlišení. |
| 2 | Vypočítejte teoretický náskok z rychlosti a otáček šroubu. | To dává počáteční hodnotu předstihu pro výběr. |
| 3 | Zkontrolujte moment motoru, zrychlení a rozlišení polohy. | Velký předstih může vyžadovat větší točivý moment; malý náskok může omezit rychlost. |
| 4 | Ověřte kritickou rychlost a metodu podpory. | Dlouhé šrouby musí zůstat pod bezpečnými limity otáček. |
| 5 | Vyberte nejbližšího standardního potenciálního zákazníka a potvrďte dostupnost. | Standardní vývody se snáze nakupují, nahrazují a doručují. |
Výběr vedení pro různé aplikace
Různé stroje vyžadují různé směry vedení. Následující tabulka poskytuje praktickou referenci pro běžné aplikační podmínky.
| Podmínka aplikace | Směr výběru vedení | Poznámka k výběru |
|---|---|---|
| Vysokorychlostní{0} automatizace | Střední až větší náskok | Zkontrolujte krouticí moment motoru, zrychlení a kritické otáčky šroubu. |
| Pohyb těžkého-zátěže | Malé nebo střední vedení | Poskytuje lepší tah a kontrolu při stejném točivém momentu motoru. |
| Vysoce přesné{0} určování polohy | Menší náskok | Zlepšuje rozlišení a schopnost jemného polohování. |
| Přenos dlouhým-tahem | Střední nebo větší vedení | Snižuje potřebné otáčky šroubu při vysoké rychlosti pojezdu. |
| Vertikální osa | Malé nebo střední vedení | Pomáhá zajistit tah, ale stále může být vyžadována brzda a bezpečnostní konstrukce. |
Ohledně standardního potenciálního zákazníka a vlastního potenciálního zákazníka
V reálném nákupu by se vypočítaný náskok měl shodovat s dostupnými standardními produkty. Běžné elektrody mohou zahrnovat 4 mm, 5 mm, 10 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm, 32 mm nebo větší varianty svodů v závislosti na průměru šroubu a sérii.
Standardní vývody se obvykle snáze nakupují, zkracují dodací lhůty a zjednodušují budoucí výměnu. Pro zvláštní podmínky rychlosti nebo pohybu mohou být vyžadovány vlastní návrhy vedení, ale měly by být potvrzeny spolu s průměrem, typem matice, opracováním konců, stupněm přesnosti, podpůrnými jednotkami a dodací lhůtou výroby.
U projektů OEM je lepší před dokončením návrhu stroje potvrdit stoupání, průměr, délku šroubu, opracování konců, strukturu matic a uspořádání nosné jednotky.
Výběr potenciálního zákazníka je rozhodnutí na systémové{0}}úrovni
Výběr nesprávného vedení kuličkového šroubu může mít za následek přetížení motorů, nepřesné umístění, nedostatečný tah, vibrace, hluk nebo brzké selhání součásti. To je důvod, proč by měl být výběr vedení vyhodnocen společně s kompletním návrhem osy.
Spolehlivé rozhodnutí vedení kuličkového šroubu by mělo vzít v úvahu:
- Cílová rychlost jízdy a zrychlení.
- Křivka otáček a momentu motoru.
- Hmotnost nákladu a směr instalace.
- Požadavek na rozlišení polohy a opakovatelnost.
- Průměr, délka a způsob podepření kuličkového šroubu.
- Kritické otáčky a přípustné otáčky šroubu.
- Typ matice, předpětí, mazání a pracovní prostředí.
V mnoha případech nejlepší vedení není nejmenší nebo největší možnost. Je to vedení, které poskytuje nejlepší rovnováhu mezi rychlostí, přesností, tahem, kapacitou motoru a dlouhodobou- spolehlivostí.
Závěr
Výpočet stoupání kuličkového šroubu začíná jednoduchým vzorcem rychlosti, ale konečný výběr vyžaduje kontrolu-úrovně systému. Teoretický náskok by měl být ověřen s ohledem na krouticí moment motoru, rozlišení polohy, požadavek na tah, kritickou rychlost šroubu, metodu podpory a standardní dostupnost produktu.
Malé vedení poskytuje lepší rozlišení a tah, zatímco větší vedení podporuje vyšší rychlost posuvu při nižších otáčkách šroubu. Nejlepší volba závisí na rovnováze mezi rychlostí, přesností, zatížením a spolehlivostí. Pokud si nejste jisti, které vedení je vhodné, DLY vám může pomoci zkontrolovat vedení kuličkového šroubu, průměr, stupeň přesnosti, typ matice a konfiguraci podpěry na základě požadavků vašeho stroje.
Potřebujete podporu pro výpočet vedení kuličkového šroubu?
Odešlete svou cílovou rychlost, otáčky motoru, zatížení, délku zdvihu, požadavek na přesnost a směr instalace. DLY může pomoci vypočítat vhodné vedení kuličkového šroubu a doporučit odpovídající průměr, typ matice, podpěrnou jednotku a opracování konce.
E-mail:export@dlybearing.com
Související produkty a stránky
Kulový šroub | Kulová matice | Podpora kuličkového šroubu | Spojka | Vysokorychlostní kuličkový šroub | Vysokozátěžový kuličkový šroub | Zpět na Blog
