Dobór prowadnic profilowanych – szynowych

5 października 2018 0

Autor:

Dobierając prowadnice liniowe do określonego rozwiązania kinematycznego, jednym z ważniejszych kryteriów w specyfikacji technicznej prowadnicy, będzie naprężenie wstępne. Naprężenie to minimalizuje prześwit pomiędzy blokiem nośnym – wózkiem, a szyną, powodując zwiększenie sztywności i zmniejszenie ugięcia dla obciążeń zewnętrznych.

Aby uzyskać naprężenie wstępne, producenci stosują kulki ( lub wałeczki w łożyskach tocznych), których średnica jest nieco większa, niż odległość pomiędzy bieżniami bloku wózka a szyną. Wstępne obciążenie bloku podaje się jako procent dynamicznej obciążalność indukowanej, przy czym obciążenie to zarówno dla bloków liniowych jak i łożysk tocznych wynosi 2,5 i 8 procent. Przykładowo blok liniowy o nośności dynamicznej max 30 kN i naprężeniu wstępnym 5 procent miałby silę tegoż naprężenia 1,5 kN. W przypadku bieżni łożysk tocznych, stosowanych głownie przy ekstremalnych wielkościach obciążeń, naprężenie wstępne może wynosić do 13 procent. Dobierając prowadnicę profilowaną – szynę o określonej geometrii przekroju poprzecznego, mogłoby się wydawać, że większe naprężenie wstępne wpłynie pozytywnie na mniejsze ugięcie i dokładność montażu szyny. Jednakże wiąże się to z pewnymi kompromisami, dlatego też najlepiej dobrać naprężenie wstępne w oparciu o wymagania konkretnej aplikacji, zamiast stosować wyższe naprężenie wstępne, niż to konieczne.

Oto główne czynniki, które należy brać pod uwagę przy wyborze wstępnego naprężenia wózków:

Dokładność pozycjonowania

Prowadnica szynowa bez naprężenia wstępnego wózka ( często określana jako „z luzem”, ponieważ występuje to prześwit pomiędzy blokiem wózka a szyną), pozwala na pewne ruchy pionowe w mikroskali. Może to negatywnie wpływać na dokładność pozycjonowania. W aplikacjach, w których ważna jest dokładność pozycjonowania, przy montażu danych elementów w procesie technologicznym lub dozowaniu danego czynnika, zazwyczaj zaleca się prowadnice z lekkim naprężeniem wstępnym ( 2 procent). Wyższe naprężenie wstępne niekoniecznie zapewnia lepszą dokładność pozycjonowania, jednak wyższą sztywność układu.

Ugięcie

Im wyższa sztywność układu prowadnicy, tym mniejsze ugięcie odczuwalne. Nawet małe ugięcie bloku wózka na prowadnicy, zostanie wzmocnione przy zastosowaniu układu wózków, np. 4 szt. przykręcone do karetki, a na niej jakić daleko odsunięty element konstrukcyjny, który realizuje jakiś tam proces technologiczny. Więc sztywność układu pozwala nam wyeliminować niepożądane ruchy robocze w dużej odległości od układu wózków. Podobnie np. w obrabiarkach, gdzie przenosi się ciężkie ładunki z dala od układu wózków szynowych. W takich zastosowaniach przy wymogu wysokiej sztywności i małego ugięcia, naprężenie wstępne będzie się wahać w zakresie 5 do 8 procent.

Liniowy układ prowadnic

Prowadnice szynowe często są stosowane w układach podwójnych równolegle do siebie po dwa bloki na szynę, tworząc konfigurację kwadratu lub prostokąta. Takie ustawienie wózków daje nam najlepszą konfigurację względem obciążeń momentów pochylenia, odchylenia i obrotu, czyli Mx ,My i Mz. Im większe będziemy mieć tu naprężenia wstępne wózków, wyrównanie tychże względem siebie będzie jeszcze bardziej krytyczne. Przykładowo w układzie dwóch równoległych prowadnic szynowych z wózkami w układzie prostokąta, dopuszczalne przesunięcie danego wózka w kierunku pionowym jest znacznie mniejsze, aniżeli przy zastosowaniu wózków bez naprężenia wstępnego. Ponadto przy mało precyzyjnym elemencie montażowym, scalającym nam wózki ze sobą, przechylenie danego wózka skraca jego żywotność, wskutek czego mamy tu wymóg precyzyjnej obróbki elementów scalających układ grupy wózków. Poza względami montażowymi istnieje kilka powodów, dla których powinno używać się najniższego naprężenia wstępnego w określonych aplikacjach.

Więcej nie zawsze znaczy precyzyjniej

Po pierwsze, naprężenie wstępne wytwarza większy opór toczenia się kulek w zespole bieżni bloku i szyny, który działa jak siła statyczna. Obciążenie statyczne wózka musi być dobrane tak, aby uwzględnić trwałość bloku łożyskowego – wózka. W przypadku większości bloków, siła naprężenia wstępnego może być pominięta przy doborze nośności statycznej układu i żywotności danego wózka przy określonej prędkości pracy powiązanej z nośnością dynamiczną, wtedy, gdy przyłożone obciążenie statyczne jest równe bądź większe niż 2,8 procent siły naprężenia wstępnego. Ponadto napięcie wstępne zwiększa siłę potrzebną do przesunięcia układu wózków, co może dyktować użycie większego silnika i powiązanych elementów. A wyższe naprężenie wstępne powoduje wytwarzanie większej ilości ciepła wewnątrz bloku wózka, co zwiększa zużycie i zmniejsza jego trwałość.

W innym naszym artykule omawiamy temat: „Dobór napędów i prowadnic w kinematyce maszyn

Dobór prowadnic profilowanych – szynowych
5 punktów (4) głosów

UdostępnijShare on FacebookShare on Google+Tweet about this on Twitter

Powiązane produkty

Zostaw komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Newsletter
Bądź na bieżąco