Bilyalı geri dönüş sistemleri, Bilyalı vida seçimi ve Bilyalı vida yağlaması.

Belirli bir uygulama için doğru bilyalı vidanın belirlenmesi, toplam sahip olma maliyetini en aza indirirken makine hassasiyetini, tekrarlanabilirliği ve kullanım ömrünü garanti edecektir.

Bilyalı vidalı tahrik, dönme hareketini doğrusal harekete veya tam tersine çevirir ve Ø6.000 inçlik bir bilyalı vida düzeneği kullanılarak 750.000 lb'ye kadar statik kapasiteye sahip yüksek itme yüklerini uygulayabilir veya bu yüklere dayanabilir; verimlilik genellikle %90'ın üzerindedir. Bilyalı vidalar, çeşitli otomasyon uygulamalarında bileşenleri ve ürünleri yönlendirmeye, desteklemeye, konumlandırmaya ve doğru bir şekilde hareket ettirmeye yardımcı olur.

Bilyalı vidalı tahrik sistemi, bir bilyalı vida ve bilyalı somundan oluşur ve bilyalı rulmanlar içerir. Vida ve somun arasındaki arayüz, bilyalı vida ve bilyalı somunda aynı formda yuvarlanan bilyalı rulmanlar tarafından oluşturulur. Bilyalı vida üzerindeki yük, çok sayıda bilyalı rulmana dağıtılır, böylece her bir bilya nispeten düşük bir yüke maruz kalır. Bilyalı vidalı tahrik sistemi, yuvarlanan elemanları sayesinde çok düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir ve bu da yüksek mekanik verimlilik anlamına gelir.

Bilyalı vidalar ile kılavuz vidalar arasındaki temel fark, sürtünmeyi en aza indirmek ve verimliliği en üst düzeye çıkarmak için bilyalı vidada geri dönen bilyalı rulmanların kullanılmasıdır. Bilyalı vidalar, kılavuz vidalardan daha pahalıdır, ancak yüksek yükleri taşıma, yüksek hızlara ulaşma ve öngörülebilir bir kullanım ömrü sunma kabiliyetleri, birçok uygulama için ek maliyetlerini fazlasıyla karşılamalarını sağlar.

Bilyalı vidalı tahrikler genellikle %90'ın üzerinde mekanik verimlilik sağlar, bu nedenle maliyetleri genellikle daha düşük güç gereksinimleriyle telafi edilir. Bilyalı vidaların artan yük kapasitesi, daha uzun ömrü ve öngörülebilir güvenilirliği, kılavuz vidalara göre avantajlardır.

Tekrarlanabilirlik ve doğruluk

Doğruluk, bir hareket sisteminin bir komut konumuna ne kadar yakın olduğunun bir ölçüsüdür ve beklenen ve gerçek konum arasındaki maksimum hata olarak tanımlanır. Tekrarlanabilirlik, bir konumlandırma sisteminin çalışma sırasında bir konuma geri dönme yeteneği olarak tanımlanır. Bilyalı vidalı tahrikler mükemmel tekrarlanabilirlik (geri tepme, bilyalı rulman çapına bağlıdır, ancak genellikle 0,005 ila 0,015 inç arasında değişir) ve doğruluk (hassas bilyalı vidalar için ±0,004 inç/ft ve hassas-artı etiketli bilyalı vidalar için ±0,0005 inç/ft) sağlar.

Kılavuz doğruluğu, bilyalı vida doğruluğunun en yaygın ölçüsüdür. Kılavuz, dönmeyen bir bilyalı somunun vidanın tek bir 360° dönüşüyle ne kadar yol kat edeceğini ifade eder. Kılavuz doğruluğu, ayak başına veya 300 mm başına izin verilen hareket değişimi (gerçek konum ile teorik konum arasındaki fark) olarak ölçülür. Bilyalı vidalar, hassas artı ve taşıma sınıflarında sunulur ve hassas artı sınıf, tüm hareket boyunca kılavuz hatası birikimini sıkı bir şekilde kontrol eder.

Boşluk, somun ve vida arasındaki serbest harekettir ve eksenel ve radyal olarak ölçülebilir. Eksenel boşluğu ölçmenin en iyi yolu, vidayı hareketten korumak ve bilyalı somunu eksenel olarak itip çekerken bir kadran göstergesiyle hareketini ölçmektir. Boşluk, sistemdeki bilyalı somuna bir kadran göstergesi yerleştirilerek ve somunu orijinal konumuna bir inç ileri geri hareket ettirerek de ölçülebilir. Sıfırdan sapma boşluktur. Tekrarlanabilirlik, basitçe bir bilyalı vidanın boşluğunun nicel değeridir.

Ön yüklemesiz bir bilyalı somun, bileşenler arasında iç boşluklara sahiptir, yani boşluk vardır. Ön yüklemeli bir bilyalı somunda ise eksenel boşluk yoktur ve bu nedenle boşluğu ortadan kaldırarak sertliği artırır. Ön yükleme ayrıca vidayı döndürmek için gereken torku da artırır ve ön yüklemenin dinamik kapasiteye oranıyla ölçülür (1500 lb dinamik kapasiteye ve %10 ön yükleme değerine sahip bir bilyalı somunun 150 lb iç ön yükü vardır). Hassas dişli bilyalı vidalar genellikle ön yükleme olmadan kullanılır. Bir bilyalı vidanın ön yüklenmesi, boşluğu gidererek tekrarlanabilirliği artırır, ancak hassasiyeti etkilemez.

Önceden yüklenmiş bilyalı somunlar, Precision Plus vidalarında ve seçili hassas vida ürünlerinde mevcuttur. Karmaşıklık, ek işleme, montaj ve doğrulama/ölçüm nedeniyle maliyetleri, önceden yüklenmemiş somunlardan daha yüksektir. Bilyalı vida düzenekleri, çift veya tek somun konfigürasyonlarıyla önceden yüklenebilir. Üç ana ön yükleme türü vardır: tek somun büyük bilyalı (4 nokta temas), tek somun atlama uçlu (2 nokta temas) ve çift somun (2 nokta temas). Tek somun ön yüklemesi, tam yük kapasitesini korurken en küçük paket boyutunu korur. Atlama uçlu bilyalı somunlar, her yönde yalnızca yarım bilyalı rulman yüklendiğinden benzer boyuttaki tek somunların kapasitesinin yarısına sahiptir. Çift somun ön yüklemeli düzenekler, her yönde yalnızca bir bilyalı somun yüklendiğinden tek bir somunla aynı yük kapasitesine sahiptir.

Bilyalı vidaların üretimi için birçok yöntem mevcut olsa da, bunlar genellikle iki kategoriye ayrılır: hassas ve hassas artı. Hassas dişli bilyalı vidanın yatağı soğuk haddeleme işlemiyle oluşturulur. Somun, vidanın performans kapasitesine uyacak şekilde işlenir. Bu yaklaşım, taşıma inç serisi vidalarda ±0,004 inç/ft kılavuz doğruluğu düzeyinde orta düzeyde bir hassasiyet sağlar. Hassas artı dişli bilyalı vidaların vidası ve somunu hassas taşlama ile üretilir. Hassas artı dişli bilyalı vidalar, hassas artı inç serisi vidalarda ±0,0005 inç/ft kılavuz doğruluğu ile çok daha yüksek bir hassasiyet sunar. Hassas artı dişli bilyalı vidaların maliyeti, daha yüksek işleme süresi nedeniyle hassas vidalardan daha yüksektir.

Top dönüş sistemleri

Yaygın olarak üç farklı tipte bilyalı dönüş sistemi kullanılır. Genellikle inç vidalarda kullanılan harici dönüş boruları, uygun maliyetlidir ve montajı, bakımı ve onarımı kolaydır. Dahili düğme dönüş sistemleri genellikle düşük kılavuzlu vidalarda kullanılır. Kompakttırlar, montajı zorlaştıracak harici radyal çıkıntılar içermezler ve harici dönüşlere göre daha az gürültü ve titreşim sunarlar. Dahili düğme dönüş sistemleri genellikle 4 nokta temaslı, tek somunlu ve ön yüklemeli montajlarda kullanılır. Dahili uç kapak dönüşleri genellikle yüksek kılavuzlu vidalarda kullanılır. Kompakttırlar ve montajı zorlaştıracak harici radyal çıkıntılar içermezler. Gürültü ve titreşimleri de harici dönüşlere kıyasla düşüktür.

Bilyalı vida seçimi

Belirli bir uygulama için gereken belirtilen yük kapasitesini ve kullanım ömrünü sağlayan bilyalı vida düzeneği, en iyi şekilde yinelemeli bir süreçle seçilir. Tasarım yükü, sistem yönü, hareket uzunluğu, gerekli kullanım ömrü ve gerekli hız, bilyalı vida düzeneğinin çapını ve ilerlemesini belirlemek için kullanılır. Daha sonra, tek tek bilyalı vida bileşenleri, doğruluk ve tekrarlanabilirlik gereksinimi, boyut kısıtlamaları, montaj konfigürasyonu, mevcut güç gereksinimleri ve çevre koşulları temelinde seçilir.

Uygulamanın gerektirdiği konumsal doğruluk ve tekrarlanabilirliği belirleyerek başlayın. İnç bilyalı vidalar, Transport ve Precision Plus olmak üzere iki ana sınıfta üretilir. Transport sınıfı bilyalı vidalar, yalnızca kaba hareket gerektiren veya konum belirleme için doğrusal geri besleme kullanan uygulamalarda kullanılır. Precision Plus sınıfı bilyalı vidalar, doğru ve tekrarlanabilir konumlandırmanın kritik olduğu durumlarda kullanılır. Transport sınıfı vidalar, vidanın faydalı uzunluğu boyunca daha fazla kümülatif varyasyon sağlar. Precision Plus sınıfı vidalar, vidanın tüm faydalı uzunluğu boyunca hassas konumlandırma için kılavuz hatası birikimini içerir.

Bilyalı vida tertibatının makineye nasıl monte edileceğini belirleyin. Uç desteklerin konfigürasyonu ve hareket mesafesi, bilyalı vidanın yük ve hız sınırlamalarını belirleyecektir.

Gerilim altındaki bir bilyalı vida, somunun nominal kapasitesine kadar yükleri kaldırabilir. Basınç altındaki bir bilyalı somun için, tasarım yükünü karşılayan veya aşan bir bilyalı vida çapı seçmek üzere üreticiden temin edilebilen bir basınç yükleme çizelgesi kullanın. Örneğin, çizilen noktanın içinden veya üstünden ve sağından geçen eğrilere sahip tüm vidalar, aşağıdaki örnek uygulama için uygundur. Bu grafikte gösterilen uygun basınç yükleri, her bir bilyalı somun tertibatı için derecelendirme tablosunda verilen maksimum statik yük kapasitesini aşmamalıdır. Dolayısıyla, 85 inç (2159 mm) uzunluğunda, 30.000 lb (133.500 N) sistem yükünde ve bir ucu sabit, diğer ucu destekli uç sabitlemesi ile minimum seçim 1,750 x 0,200 hassasiyet artı inçlik bir bilyalı vida tertibatıdır.

Aşağıdaki formülü kullanarak hız gereksinimini karşılayacak bilyalı vidanın ilerlemesini hesaplayın.

Öncü (inç) = Seyahat Hızı (inç dk.-1)/rpm

Uygulamanın yaşam beklentisinin belirlenmesi

Montaj ömrü, her bilyalı somun için belirtilen dinamik yük oranı kullanılarak hesaplanabilir. Eğrileri çizilen noktanın içinden veya üzerinden geçen tüm bilyalı somunlar bu örnek için uygundur. Bu grafikte gösterilen uygun kullanım ömürleri, her bir bilyalı somun montajı için değerlendirme tablosunda verilen maksimum statik yük kapasitesini aşmamalıdır. Bu örnekte, istenen uygulama ömrü beklentisi (toplam hareket mesafesi) 2 milyon inçtir (50,8 milyon mm). Bu durumda maksimum normal çalışma yükü 10.000 lb'dir (44.500 N).

Vida kritik hızının belirlenmesi

Kritik vida hızı, tertibatın dönme hızının harmonik titreşimler oluşturduğu durumdur. Kritik hız, vidanın kök çapına, desteksiz uzunluğuna ve uç destek konfigürasyonuna bağlıdır. Çoğu üretici çizelgesinde, eğrileri çizilen noktanın içinden veya üstünden ve sağından geçen tüm vidalar aşağıdaki örnek için uygundur. Dört uç sabitleme çizimi, dönen bir şaftı desteklemek için yatak konfigürasyonlarını gösterir ve grafik, bu koşulların desteksiz vida uzunluğu için kritik şaft hızı üzerindeki etkisini gösterir. Bu grafikte gösterilen kabul edilebilir hızlar, seçilen vida şaftı için geçerlidir ve ilgili tüm bilyalı somun tertibatlarının ulaşabileceği hızları göstermez.

Yük, ömür ve hız hesaplamaları, seçilen bilyalı vida tertibatının tasarım gereksinimlerini karşıladığını veya aştığını doğrularsa, bir sonraki adıma geçin. Aksi takdirde, daha büyük çaplı vidalar yük kapasitesini ve hız değerini artıracaktır. Daha küçük uçlar doğrusal hızı (sabit giriş motor hızı varsayılarak) azaltacak, motor hızını (sabit doğrusal hız varsayılarak) artıracak ve gereken giriş torkunu azaltacaktır. Daha yüksek uçlar doğrusal hızı (sabit giriş motor hızı varsayılarak) artıracak, giriş motor hızını (sabit doğrusal hız varsayılarak) azaltacak ve gereken giriş torkunu artıracaktır.

Bilyalı somunun uygulamaya nasıl bağlanacağını belirleyin. Bilyalı somun flanşı, bilyalı somunu yüke bağlamanın tipik yöntemidir. Dişli bilyalı somunlar ve silindirik bilyalı somunlar, bu arayüzü sağlamanın alternatif yollarıdır.

Önceden yüklenmiş bilyalı somunlar, sistem boşluğunu ortadan kaldırır ve sertliği artırır. Silecek kitleri, tertibatı kirleticilerden korur ve yağlama sağlar. Çoğu bilyalı vida için rulman destekleri ve uç işleme de mevcuttur.

Bilyalı vidalar, doğru şekilde takılmadan önce dikkatlice tutulmalıdır. Bilyalı rulmanlara gelen darbeler, aşınma veya çatlama yoluyla rulman yataklarına zarar verebilir. Yüksek yükler veya vidanın esnemesi, bükülmeye yol açabilir. Tortu ve kir, devridaim kanallarını tıkayabileceğinden ve yüksek nem veya yağmur korozyona neden olabileceğinden, tertibatın paketlenmiş, yağlanmış ve temiz, kuru bir alanda saklanması önemlidir.

Sistem montajı da önemli bir husustur. Bilyalı somuna yalnızca eksenel yük uygulanmalıdır, çünkü herhangi bir radyal yük, tertibatın performansını önemli ölçüde azaltır. Ayrıca, optimum performans ve kullanım ömrü elde etmek için tertibatın tahrik sistemi, yatak destekleri ve yük ile doğru şekilde hizalanması gerekir.

Bilyalı vida yağlaması

Bilyalı vida düzeneği asla uygun yağlama olmadan çalıştırılmamalıdır. Yağlayıcılar, bilyalar ve oluklar arasındaki yuvarlanma direncini ve bitişik bilyalar arasındaki kayma sürtünmesini en aza indirerek bilyalı vida düzeneklerinin düşük sürtünme avantajını korur.

Yağ, ihtiyaç duyulan noktaya kontrollü bir akış hızında doğrudan uygulanabilir ve bilyalı somundan geçerken kirleticileri temizler. Ayrıca soğutma da sağlayabilir. Öte yandan, yağın proses sıvılarını kirletme potansiyeli de bulunduğundan, yağı doğru şekilde uygulamak için bir pompa ve ölçüm sistemine ihtiyaç vardır.

Gres, yağdan daha ucuzdur ve daha az sıklıkta uygulama gerektirir; ayrıca proses sıvılarını kirletmez. Öte yandan, gresin bilyalı somunun içinde tutulması zordur ve bilyalı somunun hareket uçlarında birikerek talaş ve aşındırıcı parçacıklar biriktirme eğilimindedir. Eski gresin yeniden yağlama gresiyle uyumsuzluğu sorun yaratabilir, bu nedenle uyumluluğu kontrol etmek önemlidir. Yük taşıyan bir gres, bir tertibatın ömrünü uzatmaya yardımcı olabilir, ancak genel yük değeri değişmez.