CNC iekārtās un automatizācijas sistēmās lineārās vadošās sliedes un ratiņi dara daudz vairāk, nekā tikai virza kustību. Tie nes kustīgo platformu, iztur griešanas vai apstrādes spēkus, kontrolē vibrāciju un palīdz iekārtai saglabāt precizitāti ilgstošas darbības laikā.
Daudzas vadošās sliedes atteices nav radušās sliktas produktu kvalitātes dēļ. Reālos lietojumos problēma bieži sākas ar nepareizu slodzes novērtējumu. Sliedes uz papīra var izskatīties pietiekami izturīgas, taču pēc mēnešiem ilgas lielas-ātruma kustības, biežas palaišanas un apstāšanās vai nevienmērīgas iekraušanas rati var sākt radīt troksni, zaudēt precizitāti vai nolietoties daudz ātrāk, nekā paredzēts.
Tāpēc lineārās virzošās sliedes un karietes kravnesības izvēlei nevajadzētu balstīties tikai uz sliežu izmēru. Pareizai atlasei jāievēro viens pamatprincips:
Aprēķiniet reālo slodzi, pārbaudiet gan statisko, gan dinamisko jaudu un atstājiet pietiekamu drošības rezervi faktiskajam darba stāvoklim.
Šajā rokasgrāmatā ir paskaidrots, kā novērtēt CNC iekārtu, automatizācijas slaidu, portālu sistēmu un citu lineāro kustību iekārtu kravnesību.
1. Sāciet ar reālo kustīgo masu
Pirmais solis ir aprēķināt kopējo kustīgo masu.
Tajā jāiekļauj:
- Sagataves svars
- Armatūras svars
- Pārvietojamā galda svars
- Vārpstas vai instrumenta galvas svars
- Karietes
- Kabeļu ķēde un citi kustīgie piederumi
Izplatīta kļūda ir aprēķināt tikai sagataves svaru. Faktiskajā aprīkojumā galds, armatūra, motora kronšteins, kabeļu ķēde un instrumenti var pievienot lielu slodzi.
Piemēram, ja uz CNC bīdāmā galda ir 20 kg apstrādājamā detaļa, bet kustīgais galds, armatūra un vārpsta kopā sver vēl 60 kg, vadotnes sistēma nenes 20 kg. Tas nes 80 kg.
Pamata vertikālā slodze ir:
Fv=m × g
Kur:
- Fv= vertikālā slodze
- m= kopējā kustīgā masa
- g = 9.8 m/s²
2. Apsveriet ātrumu un paātrinājumu
Zema ātruma{0}}iekārtām svars var būt galvenā slodze. Bet CNC un automatizācijas sistēmām paātrinājums bieži ir svarīgāks.
Kad mašīna ieslēdzas, apstājas vai ātri maina virzienu, tiek ģenerēts inerces spēks:
Fa=m × a
Kur:
- Fa= inerces spēks
- m= kustīga masa
- a= paātrinājums
Šī iemesla dēļ vieglai, bet lielai{0}}novākšanas-un-nolikšanas mašīnai var būt nepieciešama spēcīgāka vadotņu sistēma, nekā paredzēts. Statiskā slodze izskatās maza, bet dinamiskā slodze var būt liela biežas paātrināšanas un palēninājuma dēļ.
CNC iekārtām, automatizācijas moduļiem un portālu sistēmām paātrinājums vienmēr jāiekļauj slodzes aprēķinā.
3. Neignorējiet Moment Load
Daudzās īstās mašīnās lineārie ratiņi neizdodas, jo vertikālā slodze ir pārāk liela. Tie neizdodas, jo slodze nav centrēta.
Ja smaguma centrs atrodas virs vai prom no vadošās sliedes virsmas, tas rada apgāšanās momentu. Šis moments palielina slodzi uz vienu ratiņu pusi vai uz vienu ratiņu sistēmā.
Tas ir izplatīts:
- CNC Z{0}}ass komplekti
- Portāla maršrutētāji
- Lāzera griešanas mašīnas
- Kokapstrādes mašīnas
- Konsoles konstrukcijas
- Plaši kustīgie galdi
- Vienas{0}}sliedes dizains
Šo brīdi var novērtēt šādi:
M = F × h
Kur:
- M= mirkļa ielāde
- F= pielietoja spēku
- h= attālums no smaguma centra līdz sliedes montāžas virsmai
Plašāks sliežu attālums vai garāks vagonu atstatums bieži vien var efektīvāk uzlabot stingrību, nekā vienkārši izvēloties lielāku sliežu izmēru.
CNC un automatizācijas sistēmām kopīga un stabila struktūra ir: divas paralēlas sliedes ar diviem ratiņiem uz katras sliedes.
Šis izkārtojums uzlabo slodzes sadalījumu, pretestību momentiem un ilglaicīgu -gaitas stabilitāti.
4. Aprēķiniet katra vagona slodzi
Pēc kopējās kravas aprēķināšanas nākamais solis ir novērtēt katra vagona pārvadāto kravu.
Pamatsistēmai:
P0=Fv/n
Kur:
- P0= statiskā slodze uz vienu vagonu
- Fv= vertikālā slodze
- nKopējais vagonu skaits: =
Tomēr tā ir tikai teorētiskā vidējā slodze.
Reālās mašīnās slodze reti tiek sadalīta perfekti, jo:
- Montāžas virsmas kļūda
- Sliežu paralēlisma kļūda
- Nevienmērīga savilkšana
- Strukturālā deformācija
- Nobīdīts smaguma centrs
- Griešanas spēks vai ārējais spēks
Tātad faktiskā slodze uz vienu ratiņu var būt lielāka par vidējo vērtību.
Reālistiskākai izvēlei jāņem vērā arī momentslodze:
P0=(Fv/n) + (M/L)
Kur:
L= vagonu atstarpe
M= apgāšanās brīdis
Šī formula sniedz konservatīvāku novērtējumu katram pārvadājumam.
5. Aprēķiniet dinamisko ekvivalento slodzi
Dinamiskajos apstākļos karietei jāatbalsta svara, inerces un ārējā spēka kombinācija.
Kopējo dinamisko spēku var novērtēt šādi:
Ft=Fv + Fa + Fe
Kur:
- Ft= kopējais dinamiskais spēks
- Fv= vertikālā slodze
- Fa= inerces spēks
- Fe= ārējs spēks, piemēram, griešanas spēks vai procesa spēks
Tad dinamisko slodzi uz vienu vagonu var novērtēt šādi:
P1=(Ft/n) + (Ft × h/L)
Ja mašīnai ir mainīgas slodzes dažādās gājiena daļās, izmantojiet līdzvērtīgu dinamisko slodzi:
Pm=∛[(P1³L1 + P2³L2 + …)/kopējais brauciena attālums]
Daudzām standarta automatizācijas lietojumprogrammām, ja slodze ir relatīvi stabila,Pm var uzskatīt par P1.
6. Piemērojiet darba stāvokļa koeficientu
Galīgai atlasei ar teorētisko slodzi nepietiek. Īstām mašīnām ir vibrācijas, triecieni, slodzes svārstības un uzstādīšanas kļūdas.
Jāpiemēro darba stāvokļa faktors:
P=Ka × P1
Kur:
- P= labota dinamiskā slodze
- Ka= darba stāvokļa faktors
- P1= aprēķinātā dinamiskā vagona slodze
Tipiskās atsauces vērtības:
| Darba stāvoklis | Ieteica Ka |
|---|---|
| Vienmērīga zema{0}}ātruma kustība | 1.0–1.2 |
| Vispārējās automatizācijas iekārtas | 1.2–1.5 |
| CNC mašīna vai biežas palaišanas{0}}apturēšanas sistēma | 1.5–2.0 |
| Smags trieciens vai smaga griešanas stāvoklis | 2.0–3.0 |
7. Pārbaudiet statisko drošības koeficientu
Statiskās slodzes reitingsC0izmanto, lai pārbaudītu, vai kariete un sliedes var izturēt paliekošas deformācijas slodzes laikā.
Statiskais drošības koeficients ir:
S0 = C0 / P0
Kur:
- S0= statiskā drošības faktors
- C0= pamata statiskās slodzes novērtējums
- P0= statiskā slodze uz vienu vagonu
Ieteicamās vērtības:
| Pieteikums | Ieteicamais S0 |
|---|---|
| Vispārējās automatizācijas iekārtas | Lielāks vai vienāds ar 1,5 |
| CNC mašīna vai precīzas automatizācijas sistēma | Lielāks vai vienāds ar 2,0 |
| Smagas slodzes vai trieciena stāvoklis | Lielāks vai vienāds ar 3,0 |
Ja statiskais drošības koeficients ir pārāk zems, sliežu vai vagonu sacīkšu trase var veidoties pastāvīgs iespiedums. Kad tas notiek, sistēma var zaudēt gludumu un precizitāti pat tad, ja vēlāk eļļošana tiek uzlabota.
8. Pārbaudiet Dynamic Service Life
Dinamiskās slodzes reitingsCizmanto, lai novērtētu kalpošanas laiku.
Lodīšu{0}}tipa lineārajām vadotnēm:
L=(C / P)³ × 100 000 km
Rullīšu{0}}tipa lineārajām vadotnēm:
L=(C/P)^(10/3) × 100 000 km
Kur:
- L= nominālais kalpošanas laiks
- C= pamata dinamiskās slodzes vērtējums
- P= labota dinamiskā slodze
Aprēķinātajam kalpošanas laikam jābūt lielākam par iekārtas mērķa kalpošanas laiku.
Tipiska atsauce:
| Aprīkojuma veids | Kopējā mērķa dzīve |
|---|---|
| Vispārējās automatizācijas iekārtas | 5000–10 000 km |
| CNC mašīnas | 10 000–30 000 km |
| Lieljaudas-vai lielas-jaudas-cikla aprīkojums | Nepieciešama lielāka drošības rezerve |
Tā kā vadotnes kalpošanas laiks ir ļoti jutīgs pret slodzi, neliels faktiskās slodzes pieaugums var ievērojami samazināt kalpošanas laiku. Tāpēc nepārtrauktas darbības aprīkojumam "tikai pietiekami daudz" izvēle bieži ir riskanta.
9. Praktiskās atlases soļi
Praktisks atlases process var būt:
- Aprēķināt kopējo kustīgo masu.
- Apstipriniet maksimālo ātrumu un paātrinājumu.
- Izmēriet smaguma centra nobīdi un ratiņu atstarpi.
- Aprēķināt statisko slodzi uz vienu ratiņu.
- Aprēķināt dinamisko slodzi uz vienu vagonu.
- Izmantojiet darba stāvokļa koeficientu.
- Izvēlieties provizorisko virzošās sliedes izmēru no ražotāja kataloga.
- Pārbaudiet statisko drošības koeficientu.
- Pārbaudiet dinamisko kalpošanas laiku.
- Ja rezultāts nav pietiekams, palieliniet sliedes izmēru vai pārvadājuma daudzumu.
CNC un automatizācijas sistēmām parasti drošāk ir pārbaudīt kravnesību, pamatojoties uz visprasīgāko darba stāvokli, nevis vidējo stāvokli.
10. Izlases ieteikumi parastajiem lietojumiem
| Pieteikums | Darba stāvoklis | Ieteicamais rokasgrāmatas veids | Common Rail izmērs |
|---|---|---|---|
| Gaismas automātika, pārbaudes iekārtas, mazie pārkraušanas bloki | Mazs ātrums, neliela slodze | Lodīšu{0}}tipa lineārā vadotne | 15 / 20 |
| Iepakošanas mašīna, lāzera iekārtas, standarta automatizācijas slaids | Vidējs ātrums, mērena slodze | Lodīšu{0}}tipa lineārā vadotne | 20 / 25 |
| CNC maršrutētājs, frēzmašīna, kokapstrādes mašīna | Griešanas spēks, vibrācija, bieža kustība | Lodīšu-vai rullīšu-tipa vadotne | 25 / 30 / 35 |
| Portāla iekārta, ātrdarbīga{0}}precīza automatizācija | Liels paātrinājums, momentslodze | Vēlamais rullīšu-veids | 35 / 45 |
| Lieljaudas{0}}CNC vai triecieniekārtas | Liela slodze, spēcīga vibrācija | Rullīšu{0}}tipa rokasgrāmata | 45 / 55 |
Šīs vērtības ir tikai praktiskas atsauces. Galīgā izvēle vienmēr ir jāpārbauda attiecībā pret faktisko slodzi, kalpošanas laiku un ražotāja kataloga datiem.
11. Kravnesības aprēķina tabula
| Vienums | Simbols | Vienība | Vērtība |
|---|---|---|---|
| Kustīga masa | m | kg | |
| Maksimālais paātrinājums | a | m/s² | |
| Smaguma centra nobīde | h | mm | |
| Attālums starp vagoniem | L | mm | |
| Sliežu skaits | - | gab | |
| Vagoni uz sliežu ceļu | - | gab | |
| Kopējais vagonu skaits | n | gab | |
| Ārējais spēks / griešanas spēks | Fe | N | |
| Darba stāvokļa faktors | Ka | - | |
| Mērķa L10 dzīve | L | km | |
| Vertikālā slodze | Fv | N | m × 9.8 |
| Inerces spēks | Fa | N | m × a |
| Kopējais dinamiskais spēks | Ft | N | Fv + Fa + Fe |
| Statiskā slodze uz vienu ratiņu | P0 | N | (Fv/n) + (M/L) |
| Dinamiskā slodze uz vienu ratiņu | P1 | N | (Ft/n) + (Ft × h/L) |
| Koriģēta dinamiskā slodze | P | N | Ka × P1 |
| Nepieciešamais statiskās slodzes novērtējums | C0 | N | P0 × drošības koeficients |
| Nepieciešamais dinamiskās slodzes novērtējums | C | N | Pamatojoties uz mērķa dzīvi |
| Ieteicamais sliedes izmērs | - | - |
12. Biežākās atlases kļūdas
Tiek aprēķināts tikai sagataves svars
Vadības sistēma nes visu kustīgo struktūru, ne tikai sagatavi. Jāiekļauj galda, armatūras, vārpstas, karietes un kabeļu ķēdes svars.
Momenta slodzes ignorēšana
Vadotnei var būt pietiekama vertikālā kravnesība, taču tā joprojām neizdodas apgāšanās momenta dēļ. Tas ir īpaši izplatīts Z-ass un konsoles struktūrās.
Izmantojot pārāk mazu drošības koeficientu
Sliede, kas darbojas testēšanas laikā, joprojām var neizdoties pēc ilgstošas{0}}ražošanas. Precīzijas iekārtām un CNC sistēmām ir nepieciešama pietiekama drošības rezerve.
Paātrinājuma ignorēšana
Ātrgaitas automatizācijas sistēmām var būt zema statiskā slodze, bet liela dinamiskā slodze. Jāņem vērā bieža paātrināšana un palēnināšana.
Izvēle tikai pēc sliedes platuma
Vienas sērijas 25 mm sliedei var nebūt tāda pati kravnesība kā citai 25 mm sliedei. Vienmēr pārbaudiet katalogā dinamiskās slodzes, statiskās slodzes un momenta reitingu.
Secinājums
Izvēloties kravnesību alineārā virzošā sliede un karieteCNC un automatizācijas sistēmām nav vienkārši jāizvēlas lielāka sliede. Uzticama izvēle jābalsta uz reālo kustīgo masu, paātrinājumu, slodzes virzienu, momenta slodzi, darba stāvokli, statisko drošības koeficientu un dinamisko kalpošanas laiku.
Gaismas automatizācijas sistēmām var pietikt ar standarta lodīšu{0}}tipa vadotni. CNC iekārtām, portālu sistēmām, liela ātruma moduļiem-vai smagiem griešanas darbiem ir nepieciešama lielāka stingrība, labāka momentnoturība un lielākas drošības rezerves.
Labi{0}}izvēlēta lineārā vadotņu sistēma palīdz iekārtai darboties nevainojami, uzturēt precizitāti, samazināt apkopes problēmas un nodrošināt ilgāku kalpošanas laiku. Lai iegūtu labākos rezultātus, galīgā izvēle vienmēr ir jāpārbauda, ņemot vērā ražotāja kataloga datus un iekārtas faktiskos darba apstākļus.
Ar vairāk nekā 20 gadu ražošanas pieredzi DLY nodrošina lineāras vadošās sliedes un ratiņus CNC iekārtām, automatizācijas iekārtām un rūpnieciskajām kustību sistēmām. No standarta lodīšu-tipa vadotnēm līdz smagiem-slodzes rullīšu vadotnēm, DLY atbalsta globālos izplatītājus, oriģinālo iekārtu ražotājus un iekārtu ražotājus ar stabilu kvalitāti, rūpnīcas-tiešo piegādi un inženiertehnisko atbalstu.
Sazinieties ar DLYslodzes aprēķināšanas atbalstam, sliežu izmēru ieteikumiem un rūpnīcas{0}}tiešajiem risinājumiem CNC un automatizācijas sistēmām.
