Торсионная жесткость линейной направляющейнаиболее эффективно улучшается за счет уменьшения плеча момента нагрузки, увеличения расстояния между рельсами и блоками, выбора направляющего блока большего или большего размера, использования подходящего предварительного натяга и усиления монтажной конструкции. Простая замена материала блока или более агрессивная затяжка крепежных болтов не обязательно решит проблему скручивания.
Торсионную жесткость следует оценивать на уровне всей направляющей системы. Рельс, блок, тела качения, монтажная пластина, основание машины, болтовое соединение и положение нагрузки деформируются под действием моментной нагрузки. Во многих машинах несущая конструкция или направляющее устройство ограничивают жесткость до того, как линейный направляющий блок достигнет своей номинальной мощности.
Что такое крутильная жесткость линейной направляющей?
Торсионная жесткость линейной направляющей описывает способность системы направляющих противостоять угловой деформации, когда внешний момент пытается повернуть каретку или движущийся стол.
Момент создается при действии силы на расстоянии от опорной направляющей:
М = F × е
M = момент, F = приложенная сила, e = расстояние по перпендикуляру от направляющей системы.
Если та же сила перемещается дальше от направляющей поверхности, момент увеличивается. Это означает, что машина может испытывать чрезмерное скручивание, даже если прямая нагрузка остается ниже номинальной нагрузки направляющей.
Крутильную деформацию обычно можно выразить как:
θ ≈ М ÷ Кθ
θ = угловая деформация, M = приложенный момент, Kθ= жесткость на кручение
Более высокая крутильная жесткость приводит к меньшему угловому смещению под действием того же момента. Однако не существует универсального значения жесткости для каждого «ползуна линейной направляющей». Величина зависит от выбранной направляющей, предварительного натяга, расположения блока и несущей конструкции.
1. Уменьшите плечо момента нагрузки.
Уменьшение расстояния между приложенной силой и линейной направляющей часто является наиболее эффективным способом повышения жесткости системы. Поскольку момент равен силе, умноженной на расстояние, укорочение силового рычага напрямую уменьшает момент, действующий на направляющую систему.
Практические изменения конструкции могут включать:
- Расположение рабочей нагрузки ближе к поверхности крепления направляющей.
- Уменьшение высоты подвижной платформы
- Перемещение точки резки или зажима ближе к центру направляющей
- Избегание высоких кронштейнов между блоками и грузом
- Уменьшение ненужного вылета в конце или сбоку каретки
Этот метод может быть более эффективным, чем простой выбор направляющей большего размера, поскольку он уменьшает источник скручивающей нагрузки, а не только увеличивает сопротивление компонента ей.
2. Увеличьте расстояние между двумя рельсами.
Когда две параллельные направляющие поддерживают один движущийся стол, увеличение расстояния между направляющими дает системе более широкую опорную базу. Это улучшает сопротивление моменту крена и уменьшает силу реакции, переносимую каждым рельсом при одинаковом внешнем моменте.
Например, узкая пара рельсов под широкой платформой обычно будет скручиваться сильнее, чем рельсы, установленные ближе к краям платформы. Если позволяет ширина машины, направляющие следует располагать как можно дальше друг от друга, сохраняя при этом точность монтажа и опору конструкции.
3. Увеличьте расстояние между блоками
Использование двух блоков на каждом рельсе и увеличение продольного расстояния между ними повышает устойчивость к моментам тангажа и рыскания. Увеличение расстояния между блоками дает направляющему устройству большую эффективную длину опоры.
Расстояние следует выбирать в зависимости от направления момента:
| Момент Направление | Полезное изменение дизайна | Типичный эффект |
|---|---|---|
| Рулон | Увеличьте расстояние между параллельными рельсами. | Уменьшает перекручивание стола из стороны в сторону. |
| Подача | Увеличьте продольное расстояние между блоками. | Улучшает устойчивость к наклону вперед-назад. |
| рыскание | Используйте достаточное расстояние между рельсами и блоками. | Улучшает сопротивление вращению в горизонтальной плоскости. |
Большее количество блоков не гарантирует автоматически более высокую жесткость системы. Блоки должны правильно распределять нагрузку, что требует точной параллельности рельсов, копланарных монтажных поверхностей и достаточно жесткой каретки.
4. Выберите линейный направляющий блок большего или большего размера.
Более крупная серия направляющих обычно имеет большие дорожки качения, тела качения и монтажные размеры. Это может увеличить грузоподъемность и жесткость, одновременно уменьшая упругую деформацию при той же рабочей нагрузке.
В пределах одного размера направляющей длинный блок обычно обеспечивает большую зону эффективной нагрузки и более высокий момент, чем короткий блок. Блок фланцевого типа также может обеспечивать более широкий монтажный интерфейс, в зависимости от конструкции стола.
Выбор не должен основываться только на ширине рельса. Сравните номинальные значения радиальной, обратной радиальной и поперечной нагрузки производителя, а также допустимые моменты крена, тангажа и рыскания для конкретной модели блока.
5. Рассмотрите возможность использования роликовой линейной направляющей для большей жесткости.
В линейных направляющих шарикового типа используются элементы качения с точечным контактом, а в роликовых направляющих — цилиндрические ролики с линейным контактом. При одном и том же общем установочном размере правильно выбранная роликовая направляющая может обеспечить более высокую жесткость и меньшую упругую деформацию при больших или изменяющихся нагрузках.
Роликовые направляющие серии DLY RD предназначены для станков и промышленного оборудования, требующих повышенной жесткости, грузоподъемности и стабильного движения при моментной нагрузке. Их следует учитывать, когда направляющая шарикового типа не может обеспечить достаточную жесткость без использования непрактично большого размера.
См.Роликовые линейные направляющие серии DLY RDза доступные блочные структуры и направление применения.
6. Выберите правильную предварительную нагрузку
Предварительная нагрузка устраняет внутренний зазор между телами качения и дорожками качения. Соответствующая предварительная нагрузка может повысить жесткость, уменьшить небольшое смещение при реверсивных нагрузках и сделать реакцию каретки более стабильной.
Однако чрезмерная предварительная нагрузка может вызвать:
- Более высокое сопротивление движению
- Повышенное тепловыделение
- Более высокие требования к мощности двигателя
- Повышенная чувствительность к перекосу рельсов.
- Сокращение срока службы при неправильной смазке или установке.
Для линейных направляющих стандартного профиля преднатяг обычно определяется путем внутреннего согласования колодки и рельса. Это не следует рассматривать как регулировку на месте, выполняемую путем простого затягивания крепежных болтов.
Подробное объяснение читайтекак выбирается предварительная нагрузка линейной направляющей и когда ее невозможно отрегулировать.
7. Укрепите монтажную конструкцию.
Направляющая высокой жесткости не может компенсировать гибкое основание станка, тонкую пластину каретки или слабый соединительный кронштейн. Если несущая конструкция изгибается или перекручивается, измеренная жесткость системы может оставаться низкой даже после установки направляющей большего размера.
Проверьте следующие области:
- Толщина и ребристость подвижной пластины
- Ровность и жесткость поверхности крепления рельса
- Контакт между рельсом и опорным плечом
- Прочность кронштейнов, соединяющих груз с блоками
- Размер болта, расстояние между болтами и указанный момент затяжки.
- Деформация рамы машины под реальной рабочей нагрузкой
Болты крепления следует затягивать равномерно с указанным моментом затяжки. Чрезмерный момент затяжки болтов не увеличивает внутреннюю предварительную нагрузку направляющего блока и может деформировать рельс, монтажную поверхность или соединение блока.
8. Улучшите параллельность рельсов и точность монтажа.
Плохой параллелизм может помешать нескольким блокам равномерно распределять нагрузку. Один блок может нести непропорциональную нагрузку, в то время как другие блоки оказывают меньшую поддержку, что приводит к более высокому трению, неравномерной жесткости и преждевременному износу.
Монтажные поверхности должны быть чистыми, ровными и без заусенцев. Рельсы следует устанавливать напротив соответствующих опорных поверхностей и проверять их параллельность до полной затяжки пластины каретки.
В компании DLY при проверке блоков линейных направляющих основное внимание уделяется не только тому, может ли блок двигаться по рельсу, но также стабильности хода и точности направляющих. Блок, который кажется слишком тугим, не должен автоматически считаться более жестким, поскольку загрязнение, несоответствие или несоосность также могут увеличить сопротивление.
Какое улучшение следует сделать в первую очередь?
| Наблюдаемая проблема | Сначала проверьте | Возможное улучшение |
|---|---|---|
| Стол переворачивается из стороны в сторону | Расстояние между рельсами и высота груза | Раздвиньте рельсы дальше друг от друга и уменьшите вертикальное смещение груза. |
| Наклон стола во время ускорения или резки | Расстояние между блоками и жесткость каретки | Увеличьте расстояние между блоками и укрепите подвижную пластину. |
| Большая деформация при большой нагрузке | Размер направляющей, длина блока и тип тела качения | Используйте больший или длинный блок или попробуйте роликовую направляющую. |
| Неравномерное сопротивление после сборки | Параллельность рельсов и плоскостность монтажной поверхности | Правильная установка перед увеличением преднатяга |
| Небольшое смещение при реверсе нагрузки | Внутренний зазор и конструктивные соединения | Подтвердите правильный уровень предварительного натяга и устраните внешний люфт. |
Рассчитайте момент перед сменой направляющей
Прежде чем выбрать направляющую большего размера, рассчитайте ожидаемые моменты крена, тангажа и рыскания, исходя из фактической силы и ее перпендикулярного расстояния от системы направляющих. Затем сравните расчетные значения с допустимыми моментами конкретной рельсоблочной схемы.
Порядок расчета и примеры компоновки см.Расчет моментальной нагрузки на линейную направляющую: крен, тангаж и рыскание.
Заключение
Повышение торсионной жесткости линейных направляющих — это, главным образом, задача проектирования системы. Прежде чем полагаться на более высокий предварительный натяг или блок большего размера, обычно следует рассмотреть возможность уменьшения плеча момента и увеличения расстояния между рельсами или блоками.
Если дополнительная жесткость все еще требуется, выберите блок большего или большего размера, оцените роликовую направляющую, укрепите монтажную конструкцию и убедитесь, что все блоки распределяют нагрузку посредством точной установки. Окончательный выбор должен основываться на направлении нагрузки, моменте, допустимой угловой деформации, монтажном пространстве и требуемом сроке службы.
Нужна линейная направляющая повышенной жесткости?
Отправьте в DLY информацию о нагрузке, направлении силы, расстоянии от центра нагрузки, расстоянии между рельсами, расстоянии между блоками, ходе перемещения, скорости и установочном чертеже. Мы можем помочь сравнить подходящие конфигурации линейных направляющих шарикового и роликового типа.
Свяжитесь с DLY по электронной почте
