Шариковинтовая передача SFU1605: статическая и динамическая грузоподъемность.

SFU1605 — это широко используемая спецификация ШВП для оборудования с ЧПУ, компактных линейных модулей, гравировальных станков и осей промышленной автоматизации. Обозначение обычно обозначает номинальный диаметр винта 16 мм и ход 5 мм, что означает, что гайка перемещается на 5 мм за каждый полный оборот винта.

Однако сам по себе «SFU1605» не определяет одну фиксированную грузоподъемность. Базовая номинальная динамическая нагрузка и базовая статическая нагрузка зависят от конструкции шариковой гайки, количества нагруженных шариковых контуров, внутренней геометрии и производственных характеристик. Например, компания DLY поставляет конфигурации SFU1605-3 и SFU1605-4, у которых разные статические нагрузки.

Номинальная нагрузка SFU1605-3 и SFU1605-4

Следующие характеристики основаны на текущих данных DLY по шарико-винтовой передаче 1605:

кгс означает килограмм-сила, а не килограммы полезной нагрузки.Один килограмм-сила равен примерно 9,80665 ньютона. Таким образом, статическая нагрузка 1790 кгс составляет примерно 17,55 кН, но это не означает, что машина может безопасно перемещать груз массой 1790 кг.

Перед определением допустимой движущейся массы необходимо учитывать ориентацию машины, ускорение, силу резания, удары, расположение опор, изгиб винта, точность монтажа и требуемый срок службы.

Что означает SFU1605?

Обозначение модели дает основную информацию о размерах:

• СФУ:Серия фланцевых одинарных шариковых гаек;
• 16:Номинальный диаметр вала винта 16 мм;
• 05:Номинальный ход 5 мм на оборот;
• -3 или -4:Конфигурация гайки, включая количество шариковых цепей, использованных в обозначении модели DLY.

Шаг 5 мм определяет линейный ход за оборот. Например, скорость шнека 1000 об/мин теоретически обеспечивает линейную скорость 5000 мм/мин, если не учитывать ускорение и допустимую рабочую скорость всего узла.

Полная модель должна быть подтверждена при заказе. Замена1605 шариковая гайкатакже следует проверить размеры фланца, общую длину, номер цепи, предварительный натяг или зазор, а также совместимость с существующим винтовым валом.

Какова базовая номинальная статическая осевая нагрузка?

Базовая статическая осевая нагрузка, обозначаемая каксилиС_0а, — стандартизированное эталонное значение, связанное с заданным уровнем остаточной деформации при наиболее сильно нагруженном контакте между шариками и дорожками качения.

Ее не следует интерпретировать как рекомендуемую непрерывную рабочую нагрузку или абсолютную точку отказа. Работа, близкая к статическим номинальным значениям, может привести к образованию необратимых вмятин на шариках или дорожках качения, особенно при наличии ударов, вибрации, ударов или ошибок при установке.

Постоянные вмятины на дорожках качения могут привести к:

• Неравномерное сопротивление бегу;
• Повторяющийся шум при определенном положении винта;
• Более высокий крутящий момент и температура двигателя;
• Снижение точности позиционирования;
• Ускоренный износ и сокращение срока службы.

Статический рейтинг особенно важен, когда ШВП неподвижен или движется очень медленно под высокой нагрузкой, или когда система подвергается ударам и силам аварийной остановки.

Какова базовая динамическая осевая нагрузка?

Базовая динамическая осевая нагрузка, обозначаемая какЧто, используется для расчета номинальной усталостной долговечности ШВП, работающей под нагрузкой. Это не максимальная нагрузка, которую винт может выдержать за одно движение.

Для ШВП номинальный срок службы в оборотах можно оценить по формуле:

Где:

• л₁₀= базовый рейтинг жизни в оборотах;
• Что= номинальная динамическая осевая нагрузка;
• Ф_м= эквивалентная средняя осевая нагрузка.

Поскольку коэффициент нагрузки возводится в третью степень, даже умеренное увеличение эквивалентной рабочей нагрузки может существенно снизить расчетную усталостную долговечность.

Эта формула обеспечивает базовую ссылку при определенных условиях. Фактический срок службы может сократиться из-за загрязнения, плохой смазки, смещения, чрезмерного предварительного натяга, ударной нагрузки, температуры, а также отклонений при изготовлении или установке.

Статический рейтинг и динамический рейтинг не являются взаимозаменяемыми.

Обе проверки необходимы. ШВП может удовлетворять требованиям статической безопасности, но при этом иметь недостаточную усталостную долговечность. И наоборот, он может иметь приемлемый расчетный динамический срок службы, но при этом быть уязвимым для серьезных пиковых или ударных нагрузок.

Как рассчитать статический коэффициент безопасности

Статический коэффициент безопасности можно выразить как:

Где:

• ж_с= статический коэффициент запаса;
• с= номинальная статическая осевая нагрузка;
• Ф_Макс= максимальная осевая нагрузка, ожидаемая в данном приложении.

Максимальная осевая нагрузка должна превышать нормальную рабочую силу. В зависимости от приложения он может включать в себя:

• Вес, действующий на вертикальную ось;
• Сила ускорения и торможения;
• Обрабатывающая или прижимная сила;
• Трение от направляющих и уплотнителей;
• Сила аварийной остановки;
• Удар, вибрация или неожиданное препятствие.

Требуемый запас прочности зависит от условий движения, воздействия, требований к точности и последствий отказа. Его следует выбирать с учетом технических указаний производителя и уровня риска применения, а не применять одно универсальное значение для каждой машины.

Почему SFU1605-4 имеет более высокий статический рейтинг

В SFU1605-4 компании DLY используются четыре шариковых контура по сравнению с тремя контурами в SFU1605-3. Дополнительная нагруженная цепь распределяет осевую нагрузку на большее количество контактов между шариком и дорожкой качения.

В результате SFU1605-4 имеет:

• Повышенная базовая статическая нагрузка: 1790 кгс против 1240 кгс;
• Чуть выше динамическая нагрузка: 780 кгс против 765 кгс;
• Более высокая заявленная жесткость: 20 кгс/мкм против 17 кгс/мкм;
• Корпус гайки более длинный, чем у трехконтурной версии.

SFU1605-4 может быть предпочтительнее, если требуется более высокая статическая грузоподъемность и жесткость, а в машине достаточно места для установки более длинной гайки. SFU1605-3 может оставаться подходящим для компактных осей с меньшими требованиями к нагрузке.

Более высокий рейтинг не делает автоматически SFU1605-4 правильным выбором. Также следует учитывать пространство для установки, требуемый ход, длину гайки, ожидаемый срок службы, точность и стоимость.

Может ли SFU1605 перевозить 1790 кг?

Нет. Значение 1790 кгс, указанное для SFU1605-4, является его базовой статической осевой нагрузкой, а не рекомендуемой полезной нагрузкой в ​​1790 кг.

Для горизонтальной оси шарико-винтовая передача обычно не поднимает всю массу машины напрямую. В основном он преодолевает силу ускорения, направляющее трение и внешнюю технологическую силу. Для вертикальной оси сила тяжести действует непосредственно вдоль винта, поэтому движущаяся масса становится основной частью осевой нагрузки.

Например, две машины с одинаковой движущейся массой 100 кг могут оказывать на ШВП совершенно разные нагрузки:

• Медленно движущийся горизонтальный стол с линейными направляющими с низким коэффициентом трения может требовать относительно небольшой постоянной тяги.
• Быстрая вертикальная ось должна противостоять гравитации и обеспечивать дополнительную тягу для ускорения и замедления.
• Ось обработки или прессования может испытывать внешнюю силу, намного превышающую силу, вызванную перемещением массы.

Следовательно, допустимая полезная нагрузка не может быть определена только на основе Coa.

Другие ограничения, которые необходимо проверить

Даже если гайка SFU1605 имеет достаточную номинальную нагрузку, полная сборка ШВП может быть ограничена другими факторами.

Потеря устойчивости винтового вала

Длинный и тонкий винт под действием сжимающей осевой нагрузки может сломаться до того, как шариковая гайка достигнет номинальной статической нагрузки. Допустимая сжимающая нагрузка зависит от диаметра хвостовика винта, длины без опоры и расположения концевых опор.

Критическая скорость

Вращающийся винт может вибрировать или биться, когда достигает критической скорости. Предел зависит от диаметра вала, монтажной длины и конфигурации опоры. Поэтому длинный винт SFU1605 может иметь более низкую допустимую скорость вращения, чем более короткий винт той же модели.

Опорно-несущая способность

Подшипники с фиксированными концами, опорные узлы и контргайка должны выдерживать ожидаемую осевую нагрузку и рабочую скорость. Выбор шариковой гайки с более высоким номиналом не увеличивает грузоподъемность опорно-подшипников меньшего размера.

Точность и жесткость винта

Грузоподъемность не указывает на точность позиционирования. Катанная шарико-винтовая передача C7 и шлифованная шарико-винтовая передача C5 могут иметь одинаковый номинальный диаметр и ход, но удовлетворяют разным требованиям к точности.

Смазка и загрязнение

Недостаточная смазка, стружка, пыль и охлаждающая жидкость могут сократить фактический срок службы, даже если расчетная нагрузка находится в пределах номинального диапазона. Защиту и техническое обслуживание следует планировать в соответствии с рабочей средой.

Как выбрать между SFU1605-3 и SFU1605-4

Используйте следующий процесс вместо того, чтобы выбирать только из максимального значения нагрузки:

1. Рассчитайте максимальную осевую нагрузку, включая силу тяжести, ускорение, технологическую силу и удар.
2. Рассчитайте эквивалентную среднюю осевую нагрузку за полный рабочий цикл.
3. Проверьте статический запас прочности, используя Coa и максимальную осевую нагрузку.
4. Рассчитайте требуемую усталостную долговечность, используя Ca и эквивалентную среднюю нагрузку.
5. Проверьте устойчивость винтов при работе с сжимающей нагрузкой.
6. Проверьте критическую скорость, используя длину винта и расположение торцевой опоры.
7. Убедитесь, что длина гайки и размеры фланца соответствуют конструкции машины.
8. Проверьте опорные подшипники, муфту, крутящий момент двигателя и точность установки.

Подробное описание DLYТехнические характеристики шарико-винтовой передачи 1605включает информацию о размерах и номинальной нагрузке для SFU, DFU, SFI, DFI и других конфигураций гаек 1605. Эти модели не следует рассматривать как имеющие одинаковую емкость только потому, что они имеют общий диаметр 16 мм и вывод 5 мм.

Какую информацию необходимо предоставить для выбора?

Чтобы проверить, подходит ли SFU1605, предоставьте следующие данные:

• Горизонтальная, вертикальная или наклонная установка;
• Движущаяся масса;
• Внешняя механическая обработка, прессование или рабочая сила;
• Максимальная скорость и скорость двигателя;
• Время разгона и торможения;
• Ход и общая длина винта;
• Требуемый срок службы или рабочие циклы;
• Требования к точности и люфту;
• Конечная конфигурация поддержки;
• Условия эксплуатации и способ смазки;
• Требуемая торцевая обработка или существующий чертеж.

Эти значения позволяют проверить номинальную нагрузку, срок службы, устойчивость к продольному изгибу, критическую скорость и установочные размеры как единой целостной системы.

Заключение

SFU1605-3 компании DLY имеет базовую динамическую нагрузку 765 кгс и базовую статическую нагрузку 1240 кгс. СФУ1605-4 имеет динамическую нагрузку 780 кгс и статическую 1790 кгс.

Эти значения являются техническими справочными номиналами, а не допустимой полезной нагрузкой машины. Для правильного выбора также необходимы фактическая осевая нагрузка, коэффициент запаса прочности, желаемая усталостная долговечность, длина винта, рабочая скорость, расположение опор и направление установки.

SFU1605-4 обеспечивает более высокую статическую емкость и жесткость, а SFU1605-3 предлагает более короткий корпус гайки для применений с меньшими требованиями к нагрузке. Окончательную модель следует выбирать на основе полных условий эксплуатации, а не только по диаметру и шагу.

← Вернуться назад на Блог DLY