Zpětné zašroubování kuličkového šroubu nastává, když vnější axiální síla tlačí na matici nebo šroub a způsobuje otáčení šroubového systému. Místo toho, aby motor převáděl rotační pohyb na lineární pohyb, zátěž převádí lineární pohyb zpět na rotaci.
Toto chování je zvláště důležité u vertikálních os, zdvihacích zařízení a mechanismů vystavených vnějšímu tlaku. Pokud je napájení odpojeno a není k dispozici žádné vhodné přídržné zařízení, může se zátěž pohybovat dolů a otáčet kuličkovým šroubem, součástmi motoru a převodovky.
Vzhledem k tomu, že kuličkový šroub využívá valivý kontakt a má relativně nízké tření, nemělo by se s ním normálně zacházet jako se samosvornou -součástí. Praktickou technickou otázkou tedy není pouze to, zda je možný zpětný pohon, ale zda je točivý moment generovaný zátěží větší než odpor a dostupný přídržný moment celého hnacího systému.
Co způsobuje zpátečku?
Během normálního provozu točivý moment motoru otáčí šroubem a vytváří axiální pohyb. Při jízdě dozadu se směr přenosu energie obrátí. Axiální síla působí přes dráhu kontaktu s kuličkou a generuje točivý moment na hřídeli šroubu.
U horizontálního stroje může tato axiální síla pocházet z pružiny, procesní síly, tlaku nebo vnějšího nárazu. Ve svislé ose gravitace nepřetržitě aplikuje axiální sílu přes pohybující se hmotu. Po odstranění hnacího momentu nebo brzdy může tato síla způsobit otáčení šroubu.
Vzorec točivého momentu zadního pohonu
Přibližný točivý moment generovaný na hřídeli kuličkového šroubu vnějším axiálním zatížením lze vypočítat následovně:
- Tb= točivý moment generovaný zadním pohonem, v N·m
- F= axiální síla působící na kuličkový šroub, v N
- L= stoupání kuličkového šroubu, v mm/ot
- ηb= odhadovaná zpětná{1}}efektivita jízdy
- 2π= převod mezi jednou otáčkou a úhlovým pohybem
- 1000Převod=z milimetrů na metry
Efektivita jízdy zpět-není automaticky totožná s efektivitou vpřed. Záleží na konstrukci kuličkového šroubu, předpětí, mazání, těsnění, stavu instalace a provozním stavu. Při konečném výběru brzdového nebo bezpečnostního-systému použijte ověřená produktová data a zvažte odpor celé převodovky, než se spoléhat pouze na předpokládanou hodnotu účinnosti.
Příklad výpočtu
Uvažujme kuličkový šroub vystavený axiálnímu zatížení 1 000 N. Stoupání šroubu je 10 mm a pro počáteční technický výpočet se používá odhadovaná účinnost zpětného-utahování 0,80.
Dané hodnoty:
- F = 1,000 N
- L=10 mm/ot
- ηb = 0.80
Tb = 1,000 × 10 × 0.80 ÷ (2π × 1000)
Tb ≈ 1.27 N·m
V tomto příkladu může axiální zatížení generovat přibližně 1,27 N·m na hřídeli šroubu, než se zohlední ostatní systémové ztráty. Tato hodnota není automaticky konečnou specifikací brzdy. Výběr brzdy musí také zohledňovat kolísání zatížení, zrychlení, převodový poměr, umístění brzdy, přípustnou brzdnou dráhu, opotřebení, teplotu, orientaci montáže a požadovanou bezpečnostní rezervu.
Jak zpětně posoudit-riziko
Zjednodušené předběžné srovnání lze vyjádřit takto:
| Srovnání | Pravděpodobný výsledek | Požadovaná akce |
|---|---|---|
| Zátěž-generovaný krouticí moment překračuje odpor systému | Osa může couvat | Zajistěte kontrolované držení nebo brzdění |
| Přídržný moment je jen mírně vyšší než vypočítaný zpět{0}}hnací moment | Malé změny mohou způsobit pohyb | Zkontrolujte bezpečnostní rezervu a nejhorší{0}}případ zatížení |
| Ověřený brzdný moment překračuje konstrukční požadavky | Brzda může držet osu tak, jak je navržena | Potvrďte odezvu brzd, opotřebení a chování při selhání |
Odpor systému může zahrnovat utahovací moment kuličkového šroubu, odpor těsnění, tření-ložiska, odpor převodovky a-točivý moment související s motorem. Tyto hodnoty se však mohou měnit s mazáním, teplotou, opotřebením a stavem montáže. Z tohoto důvodu by měřené tření nemělo nahradit pozitivně působící přídržné zařízení, kde by nekontrolovaný pohyb mohl představovat nebezpečí.
Faktory, které zvyšují zpětnou jízdu
Vyšší axiální zatížení
Kroutící moment zpětného-pohonu se zvyšuje přímo úměrně k axiální síle. Ve vertikálním systému by měl výpočet zahrnovat pohybující se hmotu a další síly působící ve směru zatížení. Dynamická zatížení, procesní síly a neočekávané nárazy mohou být vyšší než normální statické zatížení.
Větší vedení kuličkového šroubu
Větší stoupání vytváří větší točivý moment hřídele ze stejného axiálního zatížení. Pokud například zatížení a účinnost zůstanou nezměněny, změna z 5 mm vedení na 10 mm vedení přibližně zdvojnásobí vypočítaný zpětný- moment pohonu.
Výběr vedení musí stále brát v úvahu rychlost, krouticí moment motoru a požadavky na umístění. Menší předstih může snížit točivý moment generovaný zpětným chodem, ale nemělo by se s ním zacházet jako s nezávislým bezpečnostním zámkem.
Nízká mechanická odolnost
Účinné mazání, těsnění s nízkým{0}}odporem a správně seřízená ložiska snižují krouticí moment potřebný k pohybu sestavy. To jsou žádoucí provozní vlastnosti, ale také znamenají, že může být zapotřebí menší axiální síla pro zpětné zašroubování šroubu.
Ztráta přídržného točivého momentu motoru
Napájený motor může během normálního provozu odolávat pohybu zátěže. Během výpadku napájení, nouzového zastavení, alarmu měniče nebo poruchy kabelu může tento aktivní přídržný moment zmizet. Konstrukce stroje musí definovat, co se stane se zátěží za každé z těchto podmínek.
Způsoby ovládání zpětné jízdy
Motorová brzda
Brzdový-servomotor nebo krokový motor se běžně používají k držení stacionární vertikální osy. Brzda je obecně určena spíše k přidržování než k opakovanému dynamickému zastavování, pokud není speciálně určena pro tento účel. Brzdný moment by měl být zkontrolován na skutečné hřídeli, kde je brzda instalována.
Mechanický zámek
Mechanický zámek, bezpečnostní matice, svorka nebo pojistný kolík mohou poskytnout nezávislou funkci přidržení. To může být nutné tam, kde by do nebezpečné oblasti mohl vstoupit personál nebo kde by spadlý náklad způsobil vážné poškození zařízení.
Protiváha
Protizávaží, plynová pružina, pneumatický válec nebo jiný vyvažovací mechanismus může snížit čistou axiální sílu působící na kuličkový šroub. Snížením efektivního zatížení se také sníží krouticí moment, kterému musí přídržný systém odolávat.
Snížení převodovky
Řemen nebo převodovka mění točivý moment a rychlost, kterou vykazuje boční brzda motoru-. Při použití redukčního mechanismu vypočítejte točivý moment na hřídeli brzdy a zahrňte účinnost převodu. Neporovnávejte kroutící moment šroubu-zadní hřídele-přímo s momentem-brzdy motoru bez zohlednění převodového poměru.
Menší olovo
Výběr menšího předstihu snižuje vypočítaný zpětný{0}hnací moment pro stejné axiální zatížení. Mění však také požadovanou rychlost šroubu, krouticí moment motoru a lineární dráhu na otáčku. Olovo by proto mělo být vybráno jako součást kompletního návrhu pohybu spíše než jako náhrada za brzdu.
Proč předpětí není bezpečnostní brzda
Zvýšení předpětí matice zvyšuje vnitřní odpor a může snížit tendenci k pohybu pod malou vnější silou. Předpětí však také zvyšuje točivý moment pohonu, teplotu a citlivost na chyby seřízení. Jeho hlavním účelem je kontrola vůle a axiální tuhost, nikoli-bezpečné držení nákladu.
Předpětí a stav maziva se mohou během provozu změnit. Vertikální osa, která během počátečního testu zůstává nehybná, se může po záběhu, domazání nebo opotřebení začít pohybovat-. Strategie držení by proto měla být založena na ověřené brzdě nebo mechanickém bezpečnostním zařízení spíše než na nejistém vnitřním tření.
Informace potřebné pro kontrolu Back{0}}Drive
Před výpočtem-zádového hnacího momentu nebo výběrem systému přidržování ověřte následující údaje:
- Maximální axiální zatížení, včetně pohybující se hmoty a procesní síly
- Průměr kuličkového šroubu a stoupání
- Vertikální, šikmý nebo horizontální směr montáže
- Konstrukce pohyblivého šroubu nebo pohyblivé matice
- Přímý pohon, řemenový převod nebo převodový poměr
- Přídržný moment motoru a brzdy
- Požadované chování při zastavení a přidržení při ztrátě napájení
- Potřeba protiváhy nebo nezávislého mechanického zámku
Širší vysvětlení chování zatížení ve vzpřímeném mechanismu vizpomocí kuličkového šroubu k udržení vertikální zátěže. Můžete také zkontrolovat vztah mezi předstihem a provozní rychlostí vvýběr vysokorychlostního kuličkového šroubu-.
Závěr
Zpětný pohon kuličkového šroubu je obrácená konverze axiálního pohybu na rotaci šroubu. Jeho pravděpodobnost a závažnost závisí především na axiální síle, vedení šroubu, efektivitě zpětného-jezdu a odporu celého systému pohonu.
Výpočet točivého momentu generovaného zatížením- poskytuje užitečný výchozí bod, ale nedokončí posouzení bezpečnosti. Vertikální a bezpečnostní-kritické osy by měly zahrnovat správně zvolené přídržné zařízení a měly by být vyhodnoceny při maximálním zatížení, -ztrátě výkonu a-selhání součástí.
DLY dodává válcované C7 a broušené C5kuličkové šroubys různými průměry, vývody, strukturami matic a{0}}možností obrábění konců hřídele. Před výběrem by měly být potvrzeny požadavky na směr zatížení, rychlost, předstih, přesnost a držení.
