Výběr vhodnéhokuličkové šroubové ložiskoznamená volbu uspořádání ložisek, které podpírá opracované konce hřídele šroubu. Tato ložiska řídí axiální pohyb, udržují rotační vyrovnání a přenášejí tah z kuličkového šroubu do konstrukce stroje.
Tento termín by neměl být zaměňován s kuličkami obíhajícími uvnitř kuličkové matice. Kulová matice převádí otáčení šroubu na lineární pohyb, zatímco nosná ložiska umožňují otáčení hřídele šroubu a jeho zadržování podle zvoleného pevného, podepřeného nebo plovoucího uspořádání.
Ložisko by nemělo být voleno pouze z jmenovitého průměru kuličkového šroubu. Axiální zatížení, požadovaná tuhost, provozní rychlost, uspořádání ložisek, předpětí, mazání, montážní prostor a obrábění konců šroubu-je třeba posuzovat společně.
Co dělá opěrné ložisko
Když kuličkový šroub pohání pohyblivý stůl, procesní síla nezmizí uvnitř matice. Přes hřídel šroubu prochází k nosným ložiskům a následně do rámu stroje.
Pevná-strana ložiska normálně plní nejdůležitější funkci axiálního polohování. Musí odolávat tlaku v požadovaných směrech a zároveň omezovat axiální posuv šroubu. Opačný konec podporuje rotaci a stabilizuje hřídel podle zvolené konfigurace podpěry.
| Část systému | Primární funkce | Vliv na osu |
|---|---|---|
| Kulový šroub a matice | Převeďte rotační pohyb na lineární pohyb | Předstih, tahová kapacita, účinnost a polohovací chování |
| Pevné-postranní ložisko | Umístěte šroub axiálně a přeneste tah | Axiální tuhost, reverzní odezva a rotační stabilita |
| Podepřená nebo plovoucí strana | Opačný konec šroubu podepřete podle provedení osy | Chování kritické rychlosti, vibrací a tepelné roztažnosti |
| Lineární vedení | Veďte vozík a přenášejte radiální a momentová zatížení | Přímost, stabilita vozíku a podpora nákladu |
Společné konfigurace podpory
Konfigurace koncové -podpory ovlivňuje tuhost šroubu, přípustné otáčky, tepelné chování a zatížení nesené každou polohou ložiska.
| Konfigurace | Struktura | Hlavní charakteristika | Zájem o design |
|---|---|---|---|
| Opraveno – podporováno | Axiální pevné ložisko na jednom konci a nosné ložisko na druhém konci | Společná rovnováha stability, nákladů a tepelného přizpůsobení | Podepřená strana musí odpovídat zamýšlenému tepelnému pohybu a konci hřídele |
| Pevné – pevné | Axiálně ovládaná uložení na obou koncích | Vyšší axiální tuhost a vylepšená podpora šroubů | Tepelný růst může změnit ložisko nebo napětí šroubu, pokud není správně navrženo |
| Pevné – zdarma | Pevné ložisko na jednom konci s opačným koncem šroubu bez podpory | Jednoduchá a kompaktní konstrukce | Nižší odolnost proti šlehání a vibracím u dlouhých a{0}}rychlých os |
Pevně podepřený je široce používán ve standardních průmyslových kuličkových šroubových sestavách. Pevný-pevný může být zvažován, když je požadována vyšší tuhost nebo rychlost, ale jeho tepelné chování a předpětí musí být pečlivě navrženo. Fixed-free je obecně omezen na aplikace, kde délka šroubu, rychlost a zatížení umožňují jednodušší konstrukci.
Vyberte typ ložiska
Ložiska s kosoúhlým stykem
Přesná axiální kuličková ložiska s kosoúhlým stykem se běžně používají na pevné straně kuličkového šroubu. Jejich vnitřní kontaktní úhel jim umožňuje přenášet axiální sílu s větší tuhostí než běžné radiální ložisko.
Jediné ložisko s kosoúhlým stykem podporuje především axiální zatížení v jednom směru. Pevné konce kuličkových šroubů proto často používají párová ložiska nebo továrně-sladěné sady ložisek, takže tah lze ovládat v obou směrech.
Radiální ložisko na podepřené straně
Opačný konec může používat radiální ložisko v podpěrných jednotkách určených ke stabilizaci šroubu, zatímco umožňuje kompletnímu uspořádání reagovat na tepelný růst, jak je navrženo.
Od tohoto ložiska by se nemělo očekávat, že bude poskytovat stejnou tuhost axiálního polohování jako sada ložisek na pevné -straně. Jeho rozměry a způsob montáže musí odpovídat podporovanému-obrábění konce a konstrukci pouzdra.
Vypočítejte axiální zatížení
Axiální zatížení je prvním mechanickým požadavkem pro výběr ložiska s kuličkovým šroubem. Může zahrnovat zrychlovací sílu, procesní sílu, třecí odpor a vnější sílu působící podél osy šroubu.
Gravitace by měla být zahrnuta, když působí ve směru šroubu, například na svislé ose. Na vodorovné ose je hmotnost pohyblivého stolu primárně nesena lineárními vedeními, i když stále ovlivňuje požadavky na tření a zrychlení.
Ustálené provozní zatížení není jedinou podmínkou, kterou je třeba zkoumat. Spouštění, zastavování, nouzové zpomalení, řezné nárazy a změny směru pohybu mohou způsobit delší krátkodobou{1}}zátěž. Dynamické zatížení i maximální statické nebo rázové zatížení by měly být porovnány s údaji výrobce ložisek.
Minimalizujte radiální zatížení
Podpůrná ložiska s kuličkovými šrouby se vybírají především pro řízení axiálního tahu a otáčení šroubu. Hmotnost, boční síla a otočný moment pohyblivého stolu by měly být normálně neseny lineárním vedením, nikoli přenášeny přes kuličkový šroub.
Významné radiální zatížení na podpěrném ložisku může indikovat nesouosost mezi šroubem, pouzdrem podpěry, sedlem matice, spojkou a motorem. Může to být také způsobeno ohnutou hřídelí nebo montážními plochami, které nesdílejí stejnou osu.
Volba většího ložiska bez korekce souososti nemusí snížit zahřívání ani opotřebení. Únosnost a mechanický zdroj radiální síly je třeba posuzovat odděleně.
Axiální tuhost a polohování
Axiální tuhost popisuje, jak moc se uspořádání opěrného ložiska vychyluje pod tlakem. Vyšší tuhost snižuje pohyb na konci šroubu, když osa zrychluje, obrací směr nebo se setkává s měnícím se procesním zatížením.
Podpěrné ložisko ovlivňuje stabilitu polohování, ale samo o sobě neurčuje úplnou přesnost stroje. Konečná přesnost závisí také na:
- Přesnost vedení kuličkového šroubu a kumulativní chyba vedení
- Vůle nebo předpětí kuličkové matice
- Torzní a axiální deformace šroubového hřídele
- Podpora-axiálního posunutí ložisek
- Tuhost spojky,-sedadla matice a pouzdra
- Tepelná roztažnost a kompenzace-systému řízení
- Lineární vedení a strojní{0}}základní přesnost
Je proto technicky nesprávné popisovat nosné ložisko jako ložisko s přesností polohování stroje, jako je ±0,05 mm. Přesnost ložisek se běžně vyjadřuje prostřednictvím rozměrové přesnosti, přesnosti rotace, házivosti a přizpůsobených- charakteristik sady.
Uspořádání ložisek
Ložiska s kosoúhlým stykem lze kombinovat v různých uspořádáních. Vhodné uspořádání závisí na směru tahu, požadované tuhosti, momentové regulaci a dostupné instalační délce.
| Uspořádání | Obecné chování | Poznámka k výběru |
|---|---|---|
| Zpět-k-zádnímu páru | Podporuje axiální sílu v obou směrech s širší roztečí efektivního tlaku- | Běžné tam, kde je důležitá axiální a momentová tuhost |
| Pár -na-tváří v tvář | Podporuje axiální sílu v obou směrech s různou odezvou na vyrovnání a moment | Používejte pouze tehdy, když to specifikuje uspořádání výrobce pouzdra a ložisek |
| Tandemový set | Sdílí axiální zatížení v jednom hlavním směru | Vyžaduje protilehlé ložisko nebo nastavení, když musí být přenášen i zpětný tah |
Tovární-sady ložisek by měly být instalovány v určeném pořadí a orientaci. Ložiska z různých sad by se neměla míchat za účelem vytvoření nové kombinace, protože předpětí a přizpůsobení rozměrů již nemusí být kontrolováno.
Vyberte Preload
Předpětí ložiska odstraňuje vnitřní axiální vůli a zvyšuje tuhost podpěry. Může zlepšit odezvu na reverzaci a pomoci šroubu zůstat stabilní při měnícím se tahu.
Více předpětí není vždy lepší. Nadměrné předpětí zvyšuje rozběhový moment, třecí teplo a vnitřní namáhání ložisek. Účinek se stává závažnějším, když sedla ložisek, pojistná matice, osazení hřídele nebo pouzdra nejsou vyrobeny a smontovány správně.
Předpětí by mělo být zvoleno z dostupných tříd výrobce ložisek podle požadované tuhosti, otáček, provozní teploty a vnějšího zatížení. Nevytvářejte dodatečné předpětí svévolným přetažením pojistné matice.
Zkontrolujte rychlost a teplotu
Rychlost ložiska a kritická rychlost kuličkového šroubu spolu souvisí, ale jsou oddělené limity. Ložisko může být vhodné pro rychlost otáčení, zatímco hřídel šroubu je příliš dlouhý nebo nedostatečně podepřený, aby se zabránilo vibracím. Opačná situace je také možná.
Výběr by proto měl zkontrolovat:
- Maximální a plynulá rychlost otáčení šroubu
- Délka, průměr a konfigurace podpěry šroubu
- Mezní otáčky ložiska při zvoleném předpětí
- Druh a množství maziva
- Přenos tepla nosným pouzdrem
- Tepelná roztažnost konstrukce šroubu a stroje
Sada ložisek s vysokým předpětím může poskytovat dobrou tuhost při nízkých -otáčkách, ale generovat zbytečné teplo v plynule se otáčející- ose s vysokou rychlostí. V rozhodnutí musí být zahrnut provozní cyklus.
Mazání a těsnění
Podpůrná ložiska s kuličkovými šrouby mohou být dodávána otevřená, utěsněná nebo předem-promazaná v závislosti na konstrukci ložiska a podpůrné- jednotky. Utěsněná a předem namazaná ložiska- zjednodušují instalaci, zatímco otevřená ložiska lze použít tam, kde má stroj řízený systém mazání.
Příliš málo maziva zvyšuje opotřebení a teplotu. Příliš mnoho maziva může také zvýšit točivý moment a teplo, zejména při vyšších otáčkách. Před přidáním jiného maziva do stávajícího ložiska je třeba zkontrolovat kompatibilitu maziva.
V prostředích obsahujících třísky, chladicí kapalinu, prach nebo vlhkost by měly být nosné pouzdro a těsnění ložiska posuzovány společně. Ložisko nemůže zůstat chráněno, pokud nečistoty vniknou přes neutěsněné rozhraní pouzdra.
Spojte šroubové{0}}obrábění konce
Nosné ložisko pasuje na obrobený konec kuličkového šroubu, nikoli na původní jmenovitý průměr šroubu. Kuličkový šroub 20 mm například nemusí nutně používat ložisko s otvorem 20 mm.
Výběr ložiska a koncový-výkres obrábění se musí shodovat na:
- Průměr a tolerance sedla ložiska-
- Poloha ramen hřídele a kolmost
- Ložisková-délka sedla
- Závit pojistné-matice a uspořádání distančních vložek
- Průměr a délka-konce spojky
- Vrtání pouzdra, osazení a způsob uchycení
Příliš volný střih může umožnit nechtěný pohyb nebo házení. Příliš těsné uložení může změnit vnitřní vůli, zkomplikovat montáž nebo poškodit ložisko. Správné tolerance by měly odpovídat specifikacím vybraného ložiska a nosné-jednotky.
Život ložiska
Základní jmenovitá životnost ložiska závisí na dynamické únosnosti ložiska a ekvivalentním provozním zatížení. U kuličkových ložisek je běžně používaný základní vztah:
C=základní dynamické zatížení;
P=ekvivalentní dynamické zatížení ložiska.
Tento vzorec by se neměl používat pouze s hmotností stolu stroje. Ekvivalentní zatížení ložiska závisí na axiální síle, jakékoli radiální síle, uspořádání ložiska, předpětí a pracovním cyklu. Statická bezpečnost musí být také zkontrolována samostatně pro maximální zatížení a podmínky nárazu.
Výběrová sekvence
| Fáze | Určit | Důvod |
|---|---|---|
| 1 | Pevná–podporovaná, pevná–pevná nebo pevná–volná konfigurace | Definuje roli každé polohy ložiska |
| 2 | Nepřetržité, špičkové a obrácené{0}}axiální zatížení | Určuje zatížení a požadavky na uspořádání |
| 3 | Požadovaná axiální tuhost a přijatelné posunutí | Sada vodících ložisek a výběr předpětí |
| 4 | Maximální rychlost, pracovní cyklus a teplota | Kontroluje teplo, mazání a rychlostní limity |
| 5 | Rozměry-sedadla a pouzdra ložiska | Zajišťuje fyzickou kompatibilitu a správnou montáž |
| 6 | Dynamická životnost a statická bezpečnost | Potvrzuje vhodnost pro provozní cyklus a špičkové zatížení |
Běžné chyby výběru
- Výběr ložiska pouze z jmenovitého průměru kuličkového šroubu.
- Zpracování plné hmotnosti pohyblivého stolu jako axiálního zatížení vodorovného šroubu.
- Ignorování zrychlení, nárazu a obráceného{0}} směru tahu.
- Použití obecného radiálního ložiska tam, kde je vyžadována vysoká axiální tuhost.
- Volba maximálního předpětí bez kontroly rychlosti a tepla.
- Kombinace ložisek s kosoúhlým stykem z různých sad.
- Pokus o vyřešení nesouososti šroubu nebo pouzdra zvýšením nosnosti.
- Za předpokladu, že samotné opěrné ložisko určuje přesnost polohování.
Závěr
Vhodné ložisko s kuličkovým šroubem musí nést skutečné axiální zatížení a zároveň zajistit tuhost, rychlost a životnost požadovanou strojem. Rozhodnutí zahrnuje typ ložiska, párové uspořádání, předpětí, mazání a konfiguraci podpory.
Výběr ložisek musí být také koordinován s délkou šroubu, kritickou rychlostí, opracováním konců, pouzdrem podpěry, vyrovnáním spojky a tepelnou roztažností. Volba ložiska podle průměru šroubu nebo samotné ceny může mít za následek axiální vůli, teplo, vibrace, špatnou polohovací odezvu nebo předčasné selhání.
Prozkoumejte DLYpodpěrné jednotky s kuličkovým šroubem, recenzeVýběr podpory BK/BF, FK/FF a EK/EFnebo zobrazitVýrobky s kuličkovým šroubem DLY.
