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

Belirli bir uygulama için doğru bilyalı vidayı seçmek, makinenin doğruluğunu, tekrarlanabilirliğini ve ömrünü sağlarken toplam sahip olma maliyetini de en aza indirecektir.

Bilyalı vidalı tahrik sistemi, dönme hareketini doğrusal harekete veya tam tersine dönüştürür ve genellikle %90'ın üzerinde verimlilikle, Ø6.000 inçlik bir bilyalı vida tertibatı kullanılarak 750.000 lb'nin üzerinde statik kapasiteye kadar yüksek itme yüklerini uygulayabilir veya bunlara dayanabilir. Bilyalı vidalar, çeşitli otomasyon uygulamalarında bileşenleri ve ürünleri yönlendirmeye, desteklemeye, konumlandırmaya ve hassas bir şekilde hareket ettirmeye yardımcı olur.

Bilyalı vidalı tahrik sistemi, bilyalı vida ve bilyalı rulmanlı bir somundan oluşur. Vida ile somun arasındaki arayüz, bilyalı vida ve somundaki eşleşen şekillerde yuvarlanan bilyalı rulmanlar tarafından oluşturulur. Bilyalı vidaya binen yük, çok sayıda bilyalı rulman üzerine dağıtılır, böylece her bir bilye nispeten düşük bir yüke maruz kalır. Yuvarlanan elemanları sayesinde, bilyalı vidalı tahrik sisteminin sürtünme katsayısı çok düşüktür, bu da yüksek mekanik verimliliğe eşittir.

Bilyalı vidalar ile kurşun vidalar arasındaki temel fark, bilyalı vidalarda sürtünmeyi en aza indirmek ve verimliliği en üst düzeye çıkarmak için bilyalı rulmanların kullanılmasıdır. Bilyalı vidalar kurşun vidalardan daha pahalıdır, ancak yüksek yük taşıma, yüksek hızlara ulaşma ve öngörülebilir bir ömür sunma yetenekleri, birçok uygulama için ek maliyetlerine değecek niteliktedir.

Bilyalı vidalı tahrik sistemleri genellikle %90'ın üzerinde mekanik verimlilik sağlar, bu nedenle maliyetleri genellikle daha düşük güç gereksinimleriyle dengelenir. Bilyalı vidaların artırılmış yük kapasitesi, daha uzun ömrü ve öngörülebilir güvenilirliği, kurşun vidalara göre avantajlarıdır.

Tekrarlanabilirlik ve doğruluk

Doğruluk, bir hareket sisteminin komut pozisyonuna ne kadar yaklaştığının bir ölçüsüdür ve beklenen ve gerçek pozisyon arasındaki maksimum hata olarak tanımlanır. Tekrarlanabilirlik, bir konumlandırma sisteminin çalışma sırasında bir konuma geri dönebilme yeteneği olarak tanımlanır. Bilyalı vidalı tahrik sistemleri mükemmel tekrarlanabilirlik (boşluk, bilyalı rulman çapına bağlıdır, ancak tipik olarak 0,005 ila 0,015 inç arasında değişir) ve doğruluk (hassas bilyalı vidalar için ±0,004 inç/ft ve hassas artı olarak etiketlenmiş bilyalı vidalar için ±0,0005 inç/ft) sağlar.

Bilyalı vidaların en yaygın ölçüm birimi, adım hassasiyetidir. Adım, dönmeyen bir bilyalı somunun vidanın tek bir 360° dönüşüyle ​​ne kadar hareket edeceğini ifade eder. Adım hassasiyeti, her fit veya her 300 mm başına izin verilen hareket varyasyonu (gerçek konum ile teorik konum arasındaki fark) olarak ölçülür. Bilyalı vidalar, hassasiyet artı ve taşıma kalitelerinde sunulur; hassasiyet artı kalitesi, tüm hareket uzunluğu boyunca adım hatası birikimini sıkı bir şekilde kontrol eder.

Geri tepme, somun ve vida arasındaki serbest harekettir ve eksenel ve radyal olarak ölçülebilir. Eksenel geri tepmeyi ölçmenin en iyi yolu, vidayı hareketten sabitleyerek, bilyalı somunu eksenel olarak itip çekerken hareketini bir kadran göstergesiyle ölçmektir. Geri tepme ayrıca, sistemdeki bilyalı somuna bir kadran göstergesi yerleştirip, bir inç ileri ve geri orijinal konumuna getirerek de ölçülebilir. Sıfırdan sapma, geri tepmedir. Tekrarlanabilirlik, bir bilyalı vidanın geri tepmesinin nicel değeridir.

Ön yükleme yapılmamış bir bilyalı somun, bileşenler arasında iç boşluklara sahiptir, yani geri tepme (backlash) mevcuttur. Ön yükleme yapılmış bir bilyalı somun ise eksenel boşluk içermez ve bu nedenle geri tepmeyi ortadan kaldırarak sertliği artırır. Ön yükleme ayrıca vidayı çevirmek için gereken torku da artırır ve dinamik kapasiteye göre ön yükleme yüzdesi ile ölçülür (1500 lb dinamik kapasiteye ve %10 ön yükleme oranına sahip bir bilyalı somun, 150 lb iç ön yüklemeye sahiptir). Hassas dişli bilyalı vidalar genellikle ön yükleme yapılmadan kullanılır. Bir bilyalı vidayı ön yüklemek, geri tepmeyi ortadan kaldırarak tekrarlanabilirliği artırır, ancak doğruluğu etkilemez.

Önceden yüklenmiş bilyalı somunlar, hassas artı vidalarda ve seçkin hassas vida ürünlerinde mevcuttur. Karmaşıklık, ek işleme, montaj ve doğrulama/ölçüm nedeniyle maliyetleri önceden yüklenmemiş somunlardan daha yüksektir. Bilyalı vida tertibatları, çift veya tek somunlu konfigürasyonlarla önceden yüklenebilir. Üç ana ön yükleme türü vardır: tek somunlu büyük boy bilyalı (4 noktalı temas), tek somunlu atlamalı hat (2 noktalı temas) ve çift somun (2 noktalı temas). Tek somunlu ön yükleme, tam yük kapasitesini korurken en küçük paket boyutunu korur. Atlamalı hat bilyalı somunlar, benzer boyuttaki tek somunların kapasitesinin yarısına sahiptir, çünkü her yönde sadece yarım bilyalı rulman yüklenir. Çift somunlu ön yükleme tertibatları, her yönde sadece bir bilyalı somun yüklendiği için tek somunla aynı yük kapasitesine sahiptir.

Bilyalı vidaların üretiminde birçok yöntem mevcuttur, ancak bunlar genellikle iki kategoriye ayrılır: hassas ve hassas artı. Hassas dişli bilyalı vidaların yatağı soğuk haddeleme işlemiyle oluşturulur. Somun, vidanın performans kapasitesine uyacak şekilde işlenir. Bu yaklaşım, taşıma inç serisi vidalarda ±0,004 inç/ft adım doğruluğu mertebesinde orta düzeyde bir doğruluk 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 adım doğruluğu gibi çok daha yüksek bir doğruluk sunar. Hassas artı dişli bilyalı vidaların maliyeti, daha yüksek işlem süresi nedeniyle hassas vidalardan daha yüksektir.

Top geri dönüş sistemleri

Genellikle üç farklı tipte bilye geri dönüş sistemi kullanılır. Genellikle inç vidalı millerde kullanılan harici geri dönüş boruları, maliyet açısından avantajlıdır ve kurulumu, bakımı ve onarımı kolaydır. Dahili düğme geri dönüş sistemleri genellikle düşük hatveli vidalı millerde kullanılır. Kompakt yapıdadırlar, montajı zorlaştıracak harici radyal çıkıntıları yoktur ve harici geri dönüşlere göre daha az gürültü ve titreşim sunarlar. Dahili düğme geri dönüş sistemleri genellikle 4 noktalı temaslı, tek somunlu ve ön yüklemeli düzeneklerde kullanılır. Dahili uç kapak geri dönüşleri genellikle yüksek hatveli vidalı millerde kullanılır. Kompakt yapıdadırlar ve montajı zorlaştıracak harici radyal çıkıntıları yoktur. Gürültü ve titreşimleri de harici geri dönüşlere göre daha düşüktür.

Bilyalı vida seçimi

Belirli bir uygulama için gerekli yük kapasitesini ve ömrü sağlayan bilyalı vida tertibatı, yinelemeli bir süreçle en iyi şekilde seçilir. Tasarım yükü, sistem yönü, hareket uzunluğu, gerekli ömür ve gerekli hız, bilyalı vida tertibatının çapını ve adımını belirlemek için kullanılır. Daha sonra, doğruluk ve tekrarlanabilirlik gereksinimi, boyutsal kısıtlamalar, montaj konfigürasyonu, mevcut güç gereksinimleri ve çevresel koşullara bağlı olarak ayrı ayrı bilyalı vida bileşenleri seçilir.

Öncelikle uygulamanın gerektirdiği konum doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini belirleyin. İnç bilyalı vidalar iki ana kalitede üretilir: Taşıma ve Hassasiyet Artı. Taşıma sınıfı bilyalı vidalar, yalnızca kaba hareket gerektiren veya konum belirleme için doğrusal geri besleme kullanan uygulamalarda kullanılır. Hassasiyet Artı sınıfı bilyalı vidalar, doğru ve tekrarlanabilir konumlandırmanın kritik olduğu yerlerde kullanılır. Taşıma sınıfı vidalar, vidanın kullanılabilir uzunluğu boyunca daha büyük kümülatif varyasyona izin verir. Hassasiyet Artı sınıfı vidalar, vidanın tüm kullanılabilir uzunluğu boyunca hassas konumlandırma için adım hatasının birikimini içerir.

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

Gerilme altındaki bir bilyalı vida, somunun nominal kapasitesine kadar olan yükleri kaldırabilir. Sıkıştırma altındaki bir bilyalı somun için, tasarım yükünü karşılayan veya aşan bir bilyalı vida çapı seçmek üzere üreticiden temin edilebilen bir sıkıştırma yükleme tablosu kullanın. Örneğin, çizilen noktanın üzerinden veya üstünden ve sağından geçen eğrilere sahip tüm vidalar aşağıdaki örnek uygulama için uygundur. Bu grafikte gösterilen uygun sıkıştırma yükleri, her bir bilyalı somun tertibatı için derecelendirme tablosunda verilen maksimum statik yük kapasitesini aşmamalıdır. Bu nedenle, 85 inç (2159 mm) uzunluğunda, 30.000 lb (133.500 N) sistem yükünde ve bir ucu sabit, diğer ucu destekli uç sabitlemesiyle, minimum seçim 1.750 x 0.200 inç hassasiyetinde bir bilyalı vida tertibatıdır.

Aşağıdaki formülü kullanarak, istenen hızı sağlayacak bilyalı vidanın adımını hesaplayın.

Öne Çıkan Mesafe (inç) = Seyahat Hızı (inç/dak-1)/rpm

Uygulama ömrünün belirlenmesi

Montaj ömrü, her bir bilyalı somun için belirtilen dinamik yük derecelendirmesi kullanılarak hesaplanabilir. Grafikte gösterilen noktadan geçen veya bu noktanın üzerinde bulunan eğrilere sahip tüm bilyalı somunlar örnek için uygundur. Bu grafikte gösterilen uygun ömür beklentileri, her bir bilyalı somun tertibatı için derecelendirme tablosunda verilen maksimum statik yük kapasitesini aşmamalıdır. Bu örnekte, istenen uygulama ömrü beklentisi (toplam hareket mesafesi) 2 milyon inç (50,8 milyon mm)'dir. O halde maksimum normal çalışma yükü 10.000 lb (44.500 N)'dir.

Vida kritik hızının belirlenmesi

Kritik vida hızı, montajın dönme hızının harmonik titreşimler oluşturduğu durumdur. Kritik hız, vidanın kök çapına, desteksiz uzunluğuna ve uç destek konfigürasyonuna bağlıdır. Çoğu üretici tablosunda, çizilen noktanın üzerinden veya üstünden ve sağından geçen eğrilere sahip tüm vidalar aşağıdaki örnek için uygundur. Dört uç sabitleme çizimi, dönen bir şaftı desteklemek için yatak konfigürasyonlarını göstermektedir ve grafik, bu koşulların desteksiz vida uzunluğu için kritik şaft hızı üzerindeki etkisini göstermektedir. 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 adımlar, doğrusal hızı azaltacak (sabit giriş motor hızı varsayımıyla), motor hızını artıracak (sabit doğrusal hız varsayımıyla) ve gerekli giriş torkunu azaltacaktır. Daha büyük adımlar, doğrusal hızı artıracak (sabit giriş motor hızı varsayımıyla), giriş motor hızını azaltacak (sabit doğrusal hız varsayımıyla) ve gerekli giriş torkunu artıracaktır.

Bilyalı somunun uygulamaya nasıl entegre edileceğini belirleyin. Bilyalı somunun yüke bağlanmasının tipik yöntemi, bilyalı somun flanşıdır. Dişli bilyalı somunlar ve silindirik bilyalı somunlar, bağlantı sağlamanın alternatif yollarıdır.

Önceden yüklenmiş bilyalı somunlar, sistemdeki boşluğu ortadan kaldıracak ve sertliği artıracaktır. Silecek kitleri, düzeneği kirleticilerden korur ve yağlama sağlar. Çoğu bilyalı vida için yatak destekleri ve uç işleme seçenekleri de mevcuttur.

Bilyalı vidaların doğru şekilde monte edilmeden önce dikkatlice ele alınması gerekir. Bilyalı rulmanlara gelen darbeler, bilyalı yatakların aşınmasına veya çatlamasına neden olabilir. Yüksek yükler veya vidanın bükülmesi de eğilmeye yol açabilir. Montajın paketlenmiş, yağlanmış ve temiz, kuru bir alanda saklanması önemlidir, çünkü döküntü ve kirlilik geri dönüş yollarını tıkayabilir ve yüksek nem veya yağmur korozyona neden olabilir.

Sistem montajı da önemli bir husustur. Bilyalı somun yalnızca eksenel olarak yüklenmelidir, çünkü herhangi bir radyal yükleme montajın performansını önemli ölçüde düşürür. Ayrıca, optimum performans ve ömür elde etmek için montaj, tahrik sistemi, yatak destekleri ve yük ile doğru şekilde hizalanmalıdır.

Bilyalı vida yağlaması

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

Yağ, kontrollü bir akış hızıyla doğrudan ihtiyaç duyulan noktaya 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 duyulmaktadır.

Gres, yağa göre daha ucuzdur ve daha az sıklıkla uygulanması gerekir; ayrıca proses sıvılarını kirletmez. Öte yandan, gresin bilyalı somunun içinde kalması zordur ve bilyalı somunun hareket uçlarında birikme eğilimi gösterir; bu da talaş ve aşındırıcı parçacıkların birikmesine neden olur. Eski gresin yeniden yağlama gresiyle uyumsuzluğu sorun yaratabilir, bu nedenle uyumluluğu kontrol etmek önemlidir. Yük taşıyıcı bir gres, bir düzeneğin ömrünü uzatmaya yardımcı olabilir, ancak genel yük kapasitesi değişmeyecektir.