Kritinis rutulinio sraigto greitis: kaip jį apskaičiuoti ir kodėl tai svarbu

Jeigu arutulinis varžtasSukasi pakankamai greitai, pats velenas pradeda lenktis į išorę ir suktis aplink savo ašį -, net jei nė vienas komponentas nesugedo. Tai nėra jėgos problema. Tai rezonanso problema ir ji turi pavadinimą: thekritinis rutulinio sraigto greitis.

Mašinų gamintojams, besirenkantiems rutulinį varžtą ilgo -eigos platformai, didelio-greičio kirtimo-ir-padėties ašiai arba bet kokiai programai, kuri stumia didesnį padavimo greitį, kritinis greitis yra viena iš ribų, lemiančių, ar varžtas apskritai tinkamas naudoti, - dažnai dar net neprognozuojant apkrovos ar atstūmimo.

Šiame vadove paaiškinama, kas yra kritinis greitis, kaip jį apskaičiuoti naudojant praktinę formulę, kurie kintamieji iš tikrųjų perkelia skaičių ir kaip tai susiję su kita greičio riba, kurią turi kiekvienas rutulinis varžtas: DN reikšmė.

Koks yra kritinis rutulinio sraigto greitis?

Kiekvienas besisukantis velenas turi natūralų šoninės (šoninės) vibracijos dažnį. Pagalvokite apie šokdynę: pasukite ją lėtai ir ji išliks maždaug tiesi, bet įveikusi tam tikrą greitį nusilenkia į stabilų lanką ir pradeda plakti. Rutulinis varžto velenas elgiasi taip pat.

Kritinis greitis yra sukimosi greitis, kai sraigto veleno sukimosi dažnis atitinka natūralų lenkimo dažnį, sukeldamas veleno rezonansą. Kai sraigtas veikia tokiu greičiu arba beveik tokiu greičiu, rezultatas yra:

• Stipri šoninė veleno vibracija
• Padidėjęs triukšmas
• Pagreitintas nusidėvėjimasrutulinė veržlėir guoliai
• Ekstremaliais atvejais nuolatinis lenkimas arba veleno gedimas

Kritinis greitis neturi nieko bendra su varžto medžiagos tvirtumu. Tai priklauso tik nuo geometrijos - veleno skersmens, nepalaikomo ilgio ir to, kaip pritvirtinami galai. Štai kodėl du varžtai, pagaminti iš identiškos medžiagos, gali turėti labai skirtingą kritinį greitį vien dėl to, kad vienas turi ilgesnį neatraminį tarpą.

Kaip apskaičiuoti kritinį rutulinio sraigto greitį

Standartinė praktinė rutulinio sraigto kritinio greičio (metriniais vienetais) skaičiavimo formulė yra tokia:

nc=fc × (dr / Lc²) × 10⁷

Kur:

• nc= kritinis greitis (rpm)
• dr= sraigto veleno šaknies skersmuo (mm) - tai yramažas skersmuo, o ne vardinis/išorinis skersmuo
• Lc= nepalaikomas ilgis tarp guolių atramų (mm)
• fc= galo tvirtumo koeficientas, atsižvelgiant į tai, kaip pritvirtinti varžtų galai

Pabaigos fiksavimo koeficientas (fc)

Tai, kaip varžtas palaikomas kiekviename gale, turi didelę įtaką kritiniam greičiui. Keturios standartinės tvirtinimo konfigūracijos ir jų tipinės fc vertės yra šios:

Perėjus nuo paprastos „palaikomos-palaikomos“ konfigūracijos į „fiksuotą-fiksuotą“, galima daugiau nei dvigubai padidinti leistiną kritinį to paties veleno greitį -, visiškai nekeičiant varžto skersmens. Tai yra viena iš priežasčių, dėl kurių didelės spartos,{4}}ilgos eigos

Saugos riba: kritinis greitis nėra darbo greitis

Apskaičiuotas kritinis greitis yra teorinis rezonanso taškas, o ne naudotina veikimo riba. Pramonės praktika yra išlaikyti faktinį veikimo greitį80% kritinio greičio arba mažesnis:

n_safe=nc × 0,8

Veikimas beveik 100 % kritinio greičio nepalieka ribos gamybos tolerancijoms, šiluminiam plėtimuisi ar nedideliam nesutapimui -, dėl kurių bet kuris iš jų gali pakeisti tikrąjį rezonanso tašką šiek tiek žemiau nei apskaičiuotoji vertė.

Veikęs pavyzdys

Paimkite rutulinį varžtą su:

• Šaknies skersmuo dr=14.2 mm (tipiškas vardiniam Ø16 mm rutuliniam varžtui)
• Nepalaikomas ilgis Lc=1000 mm
• Nutraukti palaikymą: ištaisyta – palaikoma (fc=15.1)

1 - veiksmas Apskaičiuokite kritinį greitį:

nc=15.1 × (14,2 / 1000²) × 10⁷
nc=15.1 × 0,0000142 × 10⁷
nc ≈ 2144 aps./min

2 - veiksmas Taikykite 80 % saugos ribą:

n_safe=2, 144 × 0,8 ≈ 1 715 aps./min.

Taigi, naudojant šią konfigūraciją, varžtas neturėtų būti įsuktas aukščiau1715 aps./minnepertraukiamai veikiant, nepaisant to, ką gali variklis ar vairuotojas.

Dabar palyginkite tą patį varžtą su ilgesniu nepalaikomu tarpatramiu -, tarkime, 2000 mm platformos ašimi, o ne 1000 mm. Kadangi formulėje Lc yra kvadratas, nepalaikomo ilgio padvigubinimas sumažina kritinį greitį iki apytiksliaivieną-ketvirtįpradinės vertės, o ne pusę. Tai vienintelė dažniausiai pasitaikanti klaida renkantis varžtus: darant prielaidą, kad ilgesnio{1}}takčio mechanizmui tereikia „to paties varžto, ilgiau“, nors iš tikrųjų saugus greitis smarkiai sumažėja.

Kas iš tikrųjų keičia kritinį greitį

1. Nepalaikomas ilgis (Lc) - dominuojantis veiksnys
Kadangi Lc vardiklio kvadratas, ilgis turi didžiausią poveikį. Labiau tikėtina, kad ilgos-eigos ašies kritinis-greitis-apribotas nei apkrova-. Tarpinės atramos pridėjimas arba tiesiog trumpesnio neatraminio tarpo nurodymas mechaniniame išdėstyme dažniausiai yra efektyviausias būdas padidinti leistiną greitį.

2. Šaknies skersmuo (dr)
Didesnis veleno skersmuo padidina kritinį greitį, bet taip pat padidina sukimosi inerciją ir sukimo momentą, reikalingą sraigtui pagreitinti. Skersmuo turėtų būti didinamas sąmoningai, o ne kaip numatytasis pataisymas.

3. Pabaigos tvirtinimo / palaikymo metodas
Kaip parodyta aukščiau esančioje lentelėje, tvirtinimo konfigūracija kiekviename gale gali pakeisti kritinį greitį daugiau nei 6 kartus tarp silpniausios (fiksuotos-nemokamos) ir stipriausios (fiksuotos-fiksuotos) konfigūracijos. Čia guolio atraminio korpuso pasirinkimas kiekviename varžto gale tampa greičio skaičiavimo dalimi, o ne tik mechanine pasekme.

4. Veleno tiesumas ir išlyginimas
Formulėje daroma prielaida, kad velenas yra tiesus, tinkamai išlygintas. Dėl nulenktų velenų, netinkamai išlygiuotų atramų arba susidėvėjusių guolių tikroji vibracija{1}}pasirodys mažesniu greičiu, nei prognozuojama pagal apskaičiuotą vertę.

Kritinis rutulinio sraigto greitis ir DN vertė: dvi skirtingos ribos

Kritinis greitis dažnai painiojamas su kitu greičio apribojimu:DN vertė. Jie nėra tas pats dalykas, o pasirinkus rutulinį varžtą reikia patikrinti abu.

• Kritinis greitisriboja, kaip greitaivelenasgali pasisukti, kol nesukels rezonanso ir plaktų.
• DN vertė(vardinis skersmuo × maks. aps./min.) riboja, kaip greitaikamuoliukusgali cirkuliuoti veržlės viduje prieš įkaistant ir susidėvėjimas sutrumpina varžto tarnavimo laiką.

Trumpas, storas varžtas, kurio galas tvirtai pritvirtintas, gali niekada nepasiekti kritinio greičio, tačiau jį vis tiek gali apriboti DN vertė. Ilgą, ploną varžtą paprastai riboja kritinis greitis, kol DN reikšmė tampa aktuali.

Pasirinkimo taisyklė: apskaičiuokite abi ribas ir naudokite tą, kuris leistinas greitis yra mažesnis.

Praktiški pasirinkimai

• Visada patikrinkite bet kurios ašies kritinį greitį, kurio eigos ilgis viršija maždaug 600–800 mm arba kur tikslinis greitis yra didelis, palyginti su varžto skersmeniu.
• Jei kritinis greitis yra per mažas jūsų tiksliniam pastūmos greičiui, veiksmingiausi pataisymai - pagal tipinį sąnaudų-efektyvumą - yra šie: (1) sutrumpinti nepalaikomą tarpą naudojant tarpinę atramą, (2) atnaujinti galo tvirtinimo konfigūraciją naudojant standesnę guolio atramą, (3) padidinti veleno skersmenį.
• Nevertinkite kritinio greičio atskirai. Varžtas, pasirinktas tik kritiniu greičiu, bet suporuotas su per mažo dydžio mova arba atraminiu guoliu, pritaikytu mažesniam greičiui, vis tiek sukurs silpną sistemos vietą.
• Jei abejojate, atlikite skaičiavimą projektavimo etape -, o ne po to, kai mašina vibruoja parduotuvės aukšte.

Nuorodos

1. Thomson Industries Inc. „Rutulinių varžtų surinkimo kritinis greitis“.

2. Inžinieriai Edge. „Kritinio greičio rutulinių varžtų ir švino varžtų formulės ir skaičiuotuvas“.

3. Industrial Solutions Lab, Šiaurės Karolinos universitetas Šarlotėje. "Rutulinių varžtų pasirinkimo vadovas".

4. Rokfordo rutulinis varžtas. „Apie rutulinius varžtus“ - Metrinio katalogo įvadas (galo tvirtumas, kritinis greitis, stulpelio apkrova).

← Atgal į DLY tinklaraštį