Чому саме кулькові гвинти?
В останні роки потреба в міні-кулькових гвинтах стала більш очевидною завдяки розмовам з нашими клієнтами та відгукам ринку. Зокрема, зростає попит на високоякісні кулькові гвинти, виготовлені в США та доступні на складі. У відповідь FUYU Linear відповіла на цей заклик лінійкою кулькових гвинтів діаметром шість, вісім та десять міліметрів.
FUYU Linear орієнтована на застосування в медичній, лабораторній автоматизації та напівпровідниковій промисловості. Це деякі з галузей, які, на нашу думку, будуть популярними, оскільки багато роботів, що забезпечують автоматизацію, потребують мініатюрних кулькових гвинтів.
Точність та правильність кулькового гвинта
У галузі може виникати певна плутанина в термінології, коли обговорюються поняття точності та прецизійності. Часто клієнти називають їх взаємозамінними, але це не так. Насправді це два окремі терміни, які використовуються для визначення кулькових гвинтів та їхнього застосування в певному застосуванні.
Точність визначається гвинтом і може відображати спосіб його виготовлення. Наприклад, чи був він прокатований, чи шліфований? Точність можна порівняти з кидком дротика в центр і потраплянням у яблучко. З іншого боку, точність визначає гайку і є повторюваністю, або тим, як часто система потрапляє в ціль.
Орієнтація кулькового гвинта
Ще один фактор, про який інженери схильні забувати, – це орієнтація кулькових гвинтів. Кулькові гвинти розроблені для найкращої роботи, коли їхні навантаження знаходяться в осьовому положенні. Причина полягає в тому, що зазвичай є профільна рейка, лінійний підшипник або рейка, яка підтримує навантаження, тоді як сама кулькова гвинтова передача виконує рух.
Після того, як цю систему повертають вертикально, напрямок навантаження стає спрямованим на одну одиницю, а сили повністю спрямовані вниз. Це має багатосторонній вплив на конструкцію системи, зокрема на те, як кульовий гвинт зношується під час руху як зі швидкістю, так і з прискоренням. Коли пристрій рухається вгору та вниз, швидкість та уповільнення додають додаткове навантаження до системи. Результатом може бути неявне ударне навантаження внизу, тому зміна напрямку навантаження стає критично важливою для конструкції системи.
Швидкість та прискорення кульового гвинта
Швидкість – ще один критичний фактор, але її найкраще розділити на дві частини: швидкість кулькової гайки та швидкість гвинта. Перша частина стосується самого гвинта та вказує на те, як швидко він обертатиметься. Довжина гвинта часто визначає межі його швидкості. Наприклад, чим довший гвинт, тим більше можлива вібрація. Вібрація в системі призведе до корозії та скорочення терміну служби. Багато конструкторів хочуть, щоб вантажі рухалися якомога швидше, щоб якомога швидше досягти потрібного положення. На жаль, гвинт має обмеження, які необхідно враховувати.
Друга частина критичної швидкості стосується гайки. Тут критична швидкість стосується того, наскільки швидко гайка може обертатися в межах системи повернення, і відображає швидкість рециркуляції внутрішніх кулькових підшипників. Мініатюрні метричні гвинтові вузли від FUYU Linear мають внутрішнє повернення, яке є дуже плавним, тихим і здатним досягати вищих швидкостей гайки.
Робочі цикли кулькових гвинтів
Сам по собі робочий цикл не є надто критичним. Зазвичай він більше піддається обговоренню терміну служби гвинта, що може стати надзвичайно складним при розгляді профілю руху. Профіль руху зазвичай являє собою трапецієподібний рух, де є початкове прискорення, потім постійний рух і, нарешті, уповільнення. Хоча всі ці фактори дуже важливі, прискорення є одним з тих елементів, який зазвичай ігнорується. Фактично, спроба знайти обмеження прискорення кульового гвинта в еталонних матеріалах є надзвичайно складною, тому вона часто обмежується стандартними півтора G. Це число є скоріше орієнтовним, оскільки фактичні максимальні швидкості, прискорення та уповільнення насправді залежать від застосування і часто потребують визначення експериментальним шляхом.
Одна з переваг кулькових гвинтів – це їхній визначений термін служби. Міжнародні стандарти уточнюють, як ми визначаємо термін служби кулькового гвинта. Для метрик це зазвичай функція мільйона обертів, що є нашим терміном служби L10, і статистично 90% кулькових гвинтів досягають цього терміну служби. Насправді вони можуть досягати набагато більшого терміну служби, але зараз існує встановлене мінімальне значення.
Хід кульового гвинта
З мініатюрними кульковими гвинтами існує кілька різних факторів, пов'язаних з ходом. У сценаріях з коротким ходом, рівним одному або двом міліметрам, виникають труднощі, оскільки кульки не повністю рециркулюють у гайці. Визначення терміну служби кулькової гвинтової гвинти за цих обставин разом з конструкцією та функцією системи повернення відіграватиме вирішальну роль у її роботі. Наприклад, рідинний насос потребує надзвичайно короткого діапазону ходу від 10 до 100 міліметрів. Цей останній міліметр ходу зазнаватиме найбільшого навантаження, що створює можливі проблеми, коли справа доходить до визначення терміну служби кулькової гвинтової гвинти.
Застосування з великим ходом також може створювати проблеми. Наприклад, коли шестиміліметровий кульковий гвинт проходить один метр, важливими факторами стають критична швидкість та запобігання провисанню. Тож між крайнім коротким та довгим ходом знаходиться середина ходу, або золота середина, де від 100 до 200 міліметрів ходу ідеально підходить для найкращого функціонування цих типів гвинтів.
Вантажопідйомність кульових гвинтів
Кулькові гвинтові гвинти розроблені для 100% осьового навантаження. Якщо все зробити правильно, кульковий гвинт прослужить свій термін служби L10. Часто, коли кулькові гвинти виходять з ладу, відбувається деформація гвинта та гайки внаслідок неправильно вирівняного навантаження. Радіальне навантаження або моментне навантаження на кульковий гвинт може вплинути на термін служби L10, знизивши вантажопідйомність понад 90%. Висновок полягає в тому, що якщо в каталозі є розрахунки конструкції, які рекомендують паралельну опорну конструкцію в межах певного параметра, вкрай важливо дотримуватися цього правила.
Час публікації: 23 жовтня 2023 р.