Hambatan berjalan dari pemandu linier dapat diperkirakan dari beban yang diterapkan dan koefisien gesekan pemandu, namun gesekan beban hanya sebagian dari hambatan total. Segel, beban awal, kekentalan pelumas, kesalahan pemasangan, dan gaya kabel eksternal juga dapat memengaruhi besarnya gaya yang harus dihasilkan motor.
Untuk perhitungan awal, gaya gesekan pemandu linier dapat dinyatakan sebagai:
Fmemandu= μP + nFsegel + Ftambahan
Fmemandu= hambatan berjalan panduan linier total (N)
μ=memperkirakan koefisien gesekan dinamis
P=total beban normal yang dibawa oleh sistem pemandu (N)
n=jumlah blok panduan
Fsegel= resistansi segel per blok (N)
Ftambahan= hambatan tambahan yang disebabkan oleh beban awal, pelumas, pemasangan, dan aksesori (N)
Persamaan ini berguna untuk ukuran motor awal dan aktuator. Penghitungan akhir harus menggunakan data-ketahanan gesekan atau gerakan yang dipublikasikan untuk model pemandu yang dipilih, terutama bila sistem menggunakan beban awal yang berat, segel yang diperkuat, atau gemuk-suhu rendah.
Apa yang Menciptakan Perlawanan dalam Panduan Linier?
Panduan linier profil menggunakan bola atau rol yang bersirkulasi antara rel dan gerbong. Kontak bergulir menghasilkan hambatan yang jauh lebih kecil dibandingkan pemandu geser, namun hambatannya tidak nol.
Sumber utamanya adalah:
- Gesekan bergulir:resistensi yang dihasilkan antara elemen bergulir dan lintasan di bawah beban.
- Resistensi segel:kontak antara ujung-bibir segel dan rel pemandu.
- Resistensi pramuat:pemuatan internal digunakan untuk menghilangkan jarak bebas dan meningkatkan kekakuan.
- Ketahanan pelumas:Viskositas gemuk, jumlah gemuk, dan suhu pengoperasian mempengaruhi ketahanan pengoperasian.
- Resistensi instalasi:ketidaksejajaran rel, deformasi dasar, dan pemasangan balok yang tidak rata menimbulkan gaya internal.
- Resistensi eksternal:pembawa kabel, bellow, selang dan peralatan proses mungkin menghambat pergerakan platform.
Oleh karena itu, nilai yang dihitung merupakan perkiraan dalam kondisi pemasangan dan pelumasan yang benar. Perbedaan besar antara gaya yang dihitung dan diukur biasanya menunjukkan adanya sumber hambatan lain.
Langkah 1: Tentukan Beban yang Dibawa oleh Pemandu
Untuk platform horizontal dengan beban terpusat, total beban normal yang dibawa oleh sistem pemandu pada awalnya dapat diperkirakan dari massa yang bergerak:
P =mg
Di mana:
- P=total beban normal pada sistem pemandu (N)
- m=massa bergerak, termasuk meja, benda kerja, dan aksesori bergerak (kg)
- g=percepatan gravitasi, kira-kira 9,81 m/s²
Misalnya, platform bergerak seberat 300 kg menghasilkan beban vertikal total sebesar:
P = 300 × 9.81 = 2,943 N
Membagi nilai ini secara merata di antara empat balok hanya dapat diterima jika strukturnya kaku, simetris, dan beban bekerja di dekat pusat susunan pemandu. Muatan offset atau gaya proses menciptakan momen roll, pitch atau yaw, menyebabkan beberapa blok membawa lebih banyak beban dibandingkan yang lain.
Jika terdapat momen penting, hitung beban pada blok yang paling banyak memuat beban sebelum memeriksa kapasitas pemandu dan masa pakai. Lihat kamiperhitungan beban momen panduan linieruntuk susunan-rel ganda, empat-blok.
Langkah 2: Pilih Koefisien Gesekan yang Sesuai
Nilai sekitar 0,002–0,003 biasanya digunakan sebagai referensi awal untuk banyak pemandu linier profil tipe bola-dalam kondisi pelumasan dan pengoperasian normal yang sesuai. Pemandu rol, pemandu miniatur, dan pemandu dengan struktur internal khusus mungkin memerlukan nilai yang berbeda.
| Kondisi | Efek pada Resistensi Lari | Pendekatan Perhitungan |
|---|---|---|
| Pemandu bola normal, pelumasan yang sesuai | Relatif rendah dan stabil | Gunakan nilai katalog model; 0,002–0,003 hanya dapat digunakan untuk perkiraan awal |
| Pramuat lebih tinggi | Kekuatan kontak internal yang lebih tinggi | Gunakan data resistansi atau pramuat yang dijalankan oleh pabrikan |
| Segel kontak yang diperkuat | Resistansi lebih tinggi, terutama pada beban ringan | Tambahkan ketahanan segel untuk setiap blok |
| Gemuk yang dingin atau-dengan viskositas tinggi | Resistensi awal yang lebih tinggi dan-kecepatan rendah | Berikan kondisi suhu dan pelumas |
| Rel yang tidak sejajar | Resistansi berpotensi besar dan tidak merata | Jangan mengimbanginya hanya dengan menambah ukuran motor; memperbaiki instalasi |
Koefisien gesekan bukanlah konstanta universal. Menggunakan 0,003 untuk setiap pemandu, kelas pramuat, pengaturan segel, dan suhu pengoperasian dapat menghasilkan hasil yang tidak akurat. Gunakan koefisien awal hanya sebelum konfigurasi panduan yang tepat dikonfirmasi.
Langkah 3: Hitung Beban-Gesekan Bergulir Bergantung
Gaya gesek yang-bergantung pada beban dasar adalah:
Fbergulir = μP
Menggunakan platform 300 kg sebelumnya dan asumsi koefisien 0,003:
Fbergulir = 0.003 × 2,943 = 8.83 N
Hasil ini mungkin terlihat sangat rendah. Ini hanya mewakili-hambatan gelinding yang bergantung pada beban dari sistem pemandu yang dipasang dengan benar. Tarikan segel, gemuk, pramuat, dan aksesori eksternal belum disertakan.
Langkah 4: Tambahkan Resistensi Segel untuk Setiap Blok
Resistansi segel biasanya ditentukan per blok. Jika empat blok tersegel dipasang, resistansi keempat blok harus disertakan:
Fsegel= nFsegel
Jika resistansi segel diasumsikan 3 N per blok dan platform menggunakan empat blok:
Fsegel = 4 × 3 = 12 N
Estimasi resistensi pemandu menjadi:
Fmemandu = 8.83 + 12 = 20.83 N
Nilai 3 N dalam contoh ini merupakan asumsi yang digunakan untuk mendemonstrasikan metode tersebut. Ini bukan nilai universal atau spesifikasi terukur DLY. Resistansi segel sebenarnya harus dikonfirmasi untuk seri pemandu yang dipilih, ukuran blok, jenis segel dan kondisi pelumasan.
Mengapa Ketahanan Segel Lebih Penting dalam-Sistem Beban Ringan
Gesekan-yang bergantung pada beban berkurang seiring dengan semakin kecilnya beban yang diterapkan, namun ketahanan segel tidak selalu berkurang dalam proporsi yang sama. Inilah sebabnya mengapa menghitung μP saja dapat secara signifikan meremehkan gaya yang diperlukan untuk memindahkan tahap penentuan posisi dengan beban ringan.
Pertimbangkan dua sistem yang menggunakan empat blok dengan asumsi ketahanan segel yang sama:
| Memindahkan Massa | Gesekan Bergulir pada μ=0.003 | Empat Meterai masing-masing 3 N | Perkiraan Jumlah |
|---|---|---|---|
| 30kg | 0.88 N | 12 N | 12.88 N |
| 300kg | 8.83 N | 12 N | 20.83 N |
Dalam contoh 30 kg, memperkirakan resistansi dari μP saja akan menghilangkan sebagian besar resistansi pemandu yang diharapkan.
Langkah 5: Hitung Gaya Total yang Diperlukan untuk Memindahkan Sumbu
Motor tidak hanya mengatasi hambatan pemandu linier. Selama akselerasi, ia juga harus mempercepat massa yang bergerak dan mengatasi gaya proses dan hambatan eksternal.
Untuk sumbu horizontal:
Fmenyetir= ibu + Fproses + Fmemandu + Fluar
m=massa bergerak (kg)
a=percepatan linier (m/s²)
Fproses= pemotongan, pengepresan atau tenaga kerja lainnya (N)
Fluar= resistansi pembawa kabel, bellow, selang dan aksesori (N)
Asumsikan platform seberat 300 kg beroperasi pada kondisi berikut:
- Percepatan: 2 m/s²
- Kekuatan proses: 150 N
- Resistansi pemandu yang dihitung: 20,83 N
- Perkiraan resistansi pembawa kabel: 25 N
Gaya percepatannya adalah:
Fpercepatan = 300 × 2 = 600 N
Total gaya penggerak selama akselerasi adalah:
Fmenyetir = 600 + 150 + 20.83 + 25 = 795.83 N
Untuk motor linier-penggerak langsung, gaya ini berkontribusi langsung terhadap gaya dorong yang diperlukan. Pemilihan motor tetap harus memeriksa gaya kontinu, gaya puncak, siklus kerja, kecepatan dan batas termal.
Mengubah Gaya Penggerak menjadi Torsi Sekrup Bola
Jika platform digerakkan oleh sekrup bola, gaya linier dapat diubah menjadi torsi sekrup:
Tmemuat = Fmenyetirp ÷ (2πη)
Tmemuat= torsi yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya linier (N·m)
p=ujung sekrup bola (m/putaran)
η=perkiraan efisiensi mekanis penggerak sekrup bola
Menggunakan sekrup bola timah 10 mm dan asumsi efisiensi penggerak 0,90:
Tmemuat = 795.83 × 0.010 ÷ (2 × π × 0.90) ≈ 1.41 N·m
Ini adalah torsi yang diperlukan untuk menghasilkan gaya linier yang dihitung. Ini belum torsi motor final. Inersia rotasi sekrup bola, inersia kopling, tahanan bantalan, waktu akselerasi, rasio transmisi, dan tunjangan keselamatan juga harus diperiksa.
Untuk perhitungan penggerak lengkap, lihatCara Menghitung Torsi Motor Sekrup Bola: Contoh Sumbu Horizontal dan Vertikal.
Hambatan Awal dan Hambatan Lari Tidak Selalu Sama
Pemandu linier bergulir biasanya memiliki perbedaan yang relatif kecil antara gesekan statis dan dinamis. Namun, sumbu lengkap mungkin masih memerlukan lebih banyak tenaga saat memulai setelah berhenti lama.
Kemungkinan alasannya meliputi:
- redistribusi gemuk atau viskositas gemuk yang tinggi;
- suhu lingkungan rendah;
- bibir segel sedikit menempel pada permukaan rel;
- blok yang dimuat sebelumnya;
- ketahanan lentur pembawa kabel;
- sekrup bola atau penyangga-torsi awal bantalan;
- ketidakselarasan yang menjadi lebih jelas selama pembalikan.
Sebuah motor harus diperiksa terhadap permintaan start atau akselerasi tertinggi dan permintaan pengoperasian terus menerus. Memilihnya dari-pengarah kecepatan stabil saja tidaklah cukup.
Bagaimana Mengukur Resistansi Lari Panduan Linier Aktual
Jika memungkinkan, resistansi yang diukur memberikan dasar yang lebih baik untuk commissioning akhir dibandingkan dengan koefisien gesekan saja.
- Putuskan sambungan mekanisme penggerak jika hal ini dapat dilakukan dengan aman, sehingga sekrup bola dan hambatan motor tidak mempengaruhi pengukuran pemandu.
- Jaga agar platform bergerak normal dan beban pengoperasian tetap terpasang.
- Gunakan pengukur gaya yang dikalibrasi dan selaras dengan arah perjalanan.
- Tarik platform dengan kecepatan yang lambat dan stabil daripada menggunakan kekuatan yang tiba-tiba.
- Ukur di kedua arah dan di beberapa posisi sepanjang pukulan.
- Catatlah gaya awal puncak dan gaya gerak stabil secara terpisah.
Gaya yang tetap lebih tinggi secara konsisten pada satu arah mungkin mengindikasikan efek kabel atau segel eksternal. Puncak gaya lokal pada satu posisi lebih sering menunjukkan adanya kontaminasi, deformasi rel, kesalahan-permukaan pemasangan, atau paralelisme yang buruk.
Bagaimana Jika Resistansi Terukur Terlalu Tinggi?
| Kondisi yang Diamati | Kemungkinan Penyebabnya | Apa yang Harus Diperiksa |
|---|---|---|
| Resistensi tinggi di seluruh pukulan | Pramuat berat,-pelumas dengan viskositas tinggi, pelumas berlebihan, atau segel yang rapat | Spesifikasi pemandu, kondisi pelumasan, dan konfigurasi segel |
| Resistensi meningkat di dekat salah satu ujungnya | Kesalahan penyelarasan rel atau deformasi dasar | Kelurusan rel, paralelisme dan urutan pengencangan |
| Variasi gaya periodik | Kontaminasi, kerusakan rel lokal, atau distorsi pemasangan | Permukaan rel, pergerakan blok dan posisi baut pemasangan |
| Satu arah lebih berat | Pembawa kabel, selang, bellow atau gaya luar yang asimetris | Ukur sistem pemandu dengan dan tanpa aksesori eksternal jika aman |
| Resistensi meningkat setelah meja dikencangkan | Jarak antar blok atau permukaan pemasangan platform memaksa balok tidak sejajar | Blokir permukaan pemasangan, kekakuan platform, dan-urutan pengencangan baut |
Jika platform menjadi sempit setelah rel kedua atau meja bergerak dikencangkan sepenuhnya, peningkatan torsi motor bukanlah respons pertama yang tepat. Pemasangan-tekanan internal yang disebabkan dapat meningkatkan panas dan memperpendek umur pemandu meskipun motor cukup kuat untuk menggerakkan sumbu.
MelihatCara Memasang Panduan Gerak Linieruntuk pemasangan-persiapan permukaan, referensi-penyelarasan rel, dan prosedur pengencangan.
Informasi yang Dibutuhkan untuk Penghitungan yang Andal
Sebelum memilih pemandu linier atau motor penggerak, pastikan hal berikut:
- memindahkan massa dan muatan;
- seri panduan, ukuran dan jumlah blok;
- panduan jenis-bola atau roller-;
- kelas preload atau izin;
- konfigurasi segel dan pengikis;
- orientasi rel dan arah beban;
- kecepatan dan akselerasi maksimum;
- kekuatan kerja atau proses;
- ujung sekrup bola atau-pengaturan penggerak langsung;
- penahan kabel, penahan bellow dan selang;
- suhu operasi dan kondisi pelumasan.
Untuk pemilihan panduan linier DLY, model dan susunan blok harus dikonfirmasi bersama dengan beban aktual, tata letak pemasangan, dan lingkungan kerja. Hambatan berjalan tidak boleh dinilai hanya dari peringkat beban dinamis, karena kapasitas beban dan ketahanan gesekan menggambarkan aspek kinerja pemandu yang berbeda.
Kesimpulan
Untuk perkiraan awal, resistansi pemandu linier dapat dihitung dari-gesekan rolling yang bergantung pada beban ditambah seal dan resistansi tambahan:
Fmemandu= μP + nFsegel + Ftambahan
Resistansi pemandu kemudian ditambahkan ke gaya akselerasi, gaya proses, dan resistansi aksesori eksternal untuk menentukan gaya penggerak sumbu total. Untuk sistem sekrup bola, gaya ini dapat diubah menjadi torsi beban, namun inersia sekrup, bantalan pendukung, inersia kopling, dan kondisi pengoperasian motor masih harus dievaluasi secara terpisah.
Hal praktis yang paling penting adalah bahwa hambatan yang berlebihan tidak otomatis diatasi dengan memilih motor yang lebih besar. Jika resistansi terukur berubah tajam sepanjang langkah atau meningkat setelah perakitan, pertama-tama periksa kesejajaran rel, permukaan pemasangan, pelumasan, segel, dan deformasi platform.
Butuh bantuan memilih panduan linier untuk sistem gerak Anda?
Bagikan beban bergerak, langkah, kecepatan, akselerasi, pengaturan rel, dan lingkungan kerja dengan DLY untuk konfirmasi model dan konfigurasi.
E-mail:export@dlybearing.com
