Í CNC vélum og sjálfvirknikerfum gera línulegar stýribrautir og vagnar miklu meira en að stýra hreyfingu. Þeir bera hreyfanlega pallinn, standast skurðar- eða vinnslukrafta, stjórna titringi og hjálpa vélinni að viðhalda nákvæmni við langtíma-aðgerð.
Margar bilanir í stýribrautum eru ekki af völdum lélegra vörugæða. Í raunverulegum forritum byrjar vandamálið oft frá röngu álagsmati. Teinn gæti litið út fyrir að vera nógu sterk á pappír, en eftir marga mánuði af miklum-hraða hreyfingum, tíðum ræsingum og stoppum, eða ójafnri hleðslu, gæti vagninn farið að gefa frá sér hávaða, missa nákvæmni eða slitna miklu hraðar en búist var við.
Þess vegna ætti val á burðargetu línulegrar stýribrautar og vagns ekki eingöngu að byggjast á teinastærð. Rétt val ætti að fylgja einni grundvallarreglu:
Reiknaðu raunverulegt álag, athugaðu bæði truflanir og kraftmikla getu og skildu eftir nægjanlegt öryggisbil fyrir raunverulegt vinnuástand.
Þessi handbók útskýrir hvernig á að meta burðargetu fyrir CNC vélar, sjálfvirknirennibrautir, gantry kerfi og annan línulegan hreyfibúnað.
1. Byrjaðu á Real Moving Messu
Fyrsta skrefið er að reikna út heildarmassann á hreyfingu.
Þetta ætti að innihalda:
- Þyngd vinnustykkis
- Þyngd búnaðar
- Flytjandi borðþyngd
- Þyngd snælda eða verkfærahaus
- Vagn
- Kapalkeðja og annar aukabúnaður til hreyfingar
Algeng mistök eru að reikna aðeins þyngd vinnustykkisins. Í raunverulegum búnaði geta borðið, festingin, mótorfestingin, kapalkeðjan og verkfærin bætt miklu álagi.
Til dæmis, ef CNC renniborð ber 20 kg vinnustykki, en hreyfiborðið, festingin og snældan vega saman 60 kg til viðbótar, þá ber stýrikerfið ekki 20 kg. Hann er að bera 80 kg.
Lóðrétt grunnálag er:
Fv=m × g
Hvar:
- Fv= lóðrétt álag
- m= heildarmassi á hreyfingu
- g = 9.8 m/s²
2. Íhugaðu hraða og hröðun
Fyrir lítinn-hraðabúnað getur þyngd verið aðalálagið. En fyrir CNC og sjálfvirknikerfi er hröðun oft mikilvægari.
Þegar vél fer í gang, stoppar eða breytir um stefnu hratt myndast tregðukraftur:
Fa=m × a
Hvar:
- Fa= tregðukraftur
- m= massi á hreyfingu
- a= hröðun
Þetta er ástæðan fyrir því að létt en-hraði val-og-vél gæti þurft sterkara leiðarkerfi en búist var við. Stöðuálagið lítur út fyrir að vera lítið, en kraftmikið álag getur verið hátt vegna tíðrar hröðunar og hraðaminnkunar.
Fyrir CNC vélar, sjálfvirknieiningar og gantry kerfi ætti hröðun alltaf að vera með í álagsútreikningnum.
3. Ekki hunsa Augnabliksálag
Í mörgum raunverulegum vélum bila línulegir vagnar ekki vegna þess að lóðrétt álag er of hátt. Þeir mistakast vegna þess að álagið er ekki í miðju.
Ef þyngdarpunkturinn er fyrir ofan eða í burtu frá yfirborði stýribrautarinnar skapar það augnablik sem veltir. Þetta augnablik eykur álagið á aðra hlið vagnsins eða á einum vagni í kerfinu.
Þetta er algengt í:
- CNC Z-ás samsetningar
- Gantry beinar
- Laserskurðarvélar
- Trévinnsluvélar
- Cantilever mannvirki
- Breið hreyfanleg borð
- Einfalt-járnbrautarhönnun
Hægt er að áætla augnablikið sem:
M = F × h
Hvar:
- M= stundarhleðsla
- F= beitti valdi
- h= fjarlægð frá þyngdarpunkti að yfirborði járnbrautarfestingar
Breiðari járnbrautarbil eða lengra vagnabil getur oft bætt stífleika á skilvirkari hátt en einfaldlega að velja stærri járnbrautarstærð.
Fyrir CNC og sjálfvirknikerfi er algeng og stöðug uppbygging: tveir samhliða teinar með tveimur vögnum á hverri teinn.
Þetta útlit bætir álagsdreifingu, augnabliksviðnám og hlaupstöðugleika til lengri-tíma.
4. Reiknaðu út álag á hvern vagn
Eftir að heildarálagið hefur verið reiknað út er næsta skref að áætla farminn sem hver vagn ber.
Fyrir grunnkerfi:
P0=Fv/n
Hvar:
- P0= kyrrstöðuálag á vagn
- Fv= lóðrétt álag
- n= heildarfjöldi vagna
Hins vegar er þetta aðeins fræðilegt meðalálag.
Í raunverulegum vélum er álagið sjaldan dreift fullkomlega vegna:
- Villa við uppsetningu yfirborðs
- Rail parallelism villa
- Misjafnt aðhald
- Byggingaraflögun
- Á móti þyngdarpunkti
- Skurkraftur eða ytri kraftur
Þannig að raunverulegt álag á einum vagni getur verið hærra en meðalgildið.
Fyrir raunhæfara val ætti einnig að huga að augnabliksálagi:
P0=(Fv/n) + (M/L)
Hvar:
L= vagnabil
M= hvolfi augnablik
Þessi formúla gefur varfærnari mat fyrir hvern vagn.
5. Reiknaðu kvikt jafngildi álags
Í kraftmiklum aðstæðum verður vagninn að standa undir blöndu af þyngd, tregðu og ytri krafti.
Heildaraflkraftinn má áætla sem:
Ft=Fv + Fa + Fe
Hvar:
- Ft= heildarkraftur
- Fv= lóðrétt álag
- Fa= tregðukraftur
- Fe= ytri kraftur, eins og skurðkraftur eða vinnslukraftur
Þá má áætla kraftmikið álag á vagn sem:
P1=(Ft/n) + (Ft × klst/L)
Ef vélin hefur breytilegt álag á mismunandi hlutum höggsins, notaðu samsvarandi kraftmikið álag:
Pm=∛[(P1³L1 + P2³L2 + …) / heildar ferðavegalengd]
Fyrir mörg venjuleg sjálfvirkniforrit, ef álagið er tiltölulega stöðugt,Hægt er að meðhöndla Pm sem P1.
6. Notaðu vinnuskilyrði
Fræðilegt álag er ekki nóg fyrir lokaval. Raunverulegar vélar hafa titring, högg, sveiflur á álagi og uppsetningarvillur.
Nota skal vinnuskilyrði:
P=Ka × P1
Hvar:
- P= leiðrétt kraftmikið álag
- Ka= vinnuskilyrði
- P1= reiknað kraftmikið flutningsálag
Dæmigert viðmiðunargildi:
| Vinnuástand | Mæli með Ka |
|---|---|
| Slétt hreyfing á lágum-hraða | 1.0–1.2 |
| Almennur sjálfvirknibúnaður | 1.2–1.5 |
| CNC vél eða tíð byrjun-stöðvunarkerfi | 1.5–2.0 |
| Mikið högg eða mikið skurðarástand | 2.0–3.0 |
7. Athugaðu Static Safety Factor
Stöðugildi álagsC0er notað til að athuga hvort vagn og járnbraut standist varanlega aflögun undir álagi.
Statíski öryggisþátturinn er:
S0 = C0 / P0
Hvar:
- S0= kyrrstæður öryggisstuðull
- C0= grunngildi fyrir fasta hleðslu
- P0= kyrrstöðuálag á vagn
Ráðlögð gildi:
| Umsókn | Mælt er með S0 |
|---|---|
| Almennur sjálfvirknibúnaður | Stærri en eða jafnt og 1,5 |
| CNC vél eða nákvæmni sjálfvirkni kerfi | Stærra en eða jafnt og 2,0 |
| Mikið álag eða höggástand | Stærra en eða jafnt og 3,0 |
Ef kyrrstöðuöryggisstuðullinn er of lágur, getur brautin eða akstursbrautin myndast varanleg innskot. Þegar þetta gerist getur kerfið tapað sléttleika og nákvæmni jafnvel þótt smurning sé bætt síðar.
8. Athugaðu Dynamic Service Life
Kraftmikið álagCer notað til að meta endingartíma.
Fyrir kúlu-gerð línulegar stýringar:
L=(C/P)³ × 100.000 km
Fyrir línulegar hjólaleiðir-gerð:
L=(C/P)^(10/3) × 100.000 km
Hvar:
- L= metinn endingartími
- C= grunneinkunn fyrir kraftmikla hleðslu
- P= leiðrétt kraftmikið álag
Reiknaður líftími ætti að vera hærri en markmiðslíftími búnaðarins.
Dæmigerð tilvísun:
| Tegund búnaðar | Common Target Life |
|---|---|
| Almennur sjálfvirknibúnaður | 5.000–10.000 km |
| CNC vélar | 10.000–30.000 km |
| Þungur-þungur eða mikill-þungur-hjólabúnaður | Hærra öryggisbil krafist |
Vegna þess að leiðarlífið er mjög viðkvæmt fyrir álagi getur lítil aukning á raunverulegu álagi dregið verulega úr endingartíma. Þetta er ástæðan fyrir því að "nægilegt" val er oft áhættusamt fyrir stöðugan rekstur búnaðar.
9. Hagnýt valskref
Hagnýtt valferli getur verið:
- Reiknaðu heildarmassa á hreyfingu.
- Staðfestu hámarkshraða og hröðun.
- Mældu frávik þyngdarmiðju og vagnabil.
- Reiknaðu stöðuálag á hvern vagn.
- Reiknaðu kraftmikið álag á hvern vagn.
- Notaðu vinnuskilyrðisstuðulinn.
- Veldu bráðabirgðastærð stýribrautar úr vörulista framleiðanda.
- Athugaðu truflanir öryggisstuðul.
- Athugaðu kraftmikinn endingartíma.
- Auka teinastærð eða vagnmagn ef niðurstaðan er ekki nægjanleg.
Fyrir CNC og sjálfvirknikerfi er venjulega öruggara að athuga hleðslugetuna miðað við krefjandi vinnuskilyrði, ekki meðalástandið.
10. Valtillögur fyrir algengar umsóknir
| Umsókn | Vinnuástand | Ráðlagður tegund leiðarvísis | Common Rail Stærð |
|---|---|---|---|
| Ljóssjálfvirkni, skoðunarbúnaður, litlar meðhöndlunareiningar | Lítill hraði, létt álag | Kúlu-gerð línuleg stýri | 15 / 20 |
| Pökkunarvél, leysibúnaður, venjuleg sjálfvirknirennibraut | Meðalhraði, miðlungs álag | Kúlu-gerð línuleg stýri | 20 / 25 |
| CNC leið, fræsivél, trévinnsluvél | Skurðkraftur, titringur, tíð hreyfing | Leiðbeiningar fyrir bolta-eða rúllu-gerð | 25 / 30 / 35 |
| Gantry vél, hár-nákvæmni sjálfvirkni | Mikil hröðun, augnabliksálag | Vals-gerð leiðarvísir valinn | 35 / 45 |
| Þungur-CNC eða höggbúnaður | Mikið álag, sterkur titringur | Leiðbeiningar fyrir vals-gerð | 45 / 55 |
Þessi gildi eru aðeins hagnýtar tilvísanir. Endanlegt val ætti alltaf að vera athugað með hliðsjón af raunverulegu álagi, endingartíma og gögnum í vörulista framleiðanda.
11. Hleðslutafla útreikninga
| Atriði | Tákn | Eining | Gildi |
|---|---|---|---|
| Hreyfandi massi | m | kg | |
| Hámarks hröðun | a | m/s² | |
| Þyngdarmiðja frávik | h | mm | |
| Vagnsbil | L | mm | |
| Fjöldi teina | - | stk | |
| Vagnar á teina | - | stk | |
| Heildarfjöldi vagna | n | stk | |
| Ytri kraftur / skurðkraftur | Fe | N | |
| Vinnuskilyrði þáttur | Ka | - | |
| Markmið L10 líf | L | km | |
| Lóðrétt álag | Fv | N | m × 9.8 |
| Tregðukraftur | Fa | N | m × a |
| Heildar kraftmikill kraftur | Ft | N | Fv + Fa + Fe |
| Statískt álag á vagn | P0 | N | (Fv/n) + (M/L) |
| Kraftmikið álag á hvern vagn | P1 | N | (Ft / n) + (Ft × klst / L) |
| Leiðrétt kraftmikið álag | P | N | Ka × P1 |
| Áskilið kyrrstöðuálag | C0 | N | P0 × öryggisstuðull |
| Áskilið kraftmikið álag | C | N | Byggt á lífsmarki |
| Ráðlagður teinastærð | - | - |
12. Algeng valmistök
Aðeins að reikna út þyngd vinnustykkisins
Stýrikerfið ber alla hreyfanlega uppbyggingu, ekki aðeins vinnustykkið. Þyngd borðs, búnaðar, snælda, vagns og kapalkeðju ætti allt að vera innifalið.
Hunsa stundarhleðslu
Stýribúnaður getur haft nægilega lóðrétta burðargetu en bilar samt vegna veltandi augnabliks. Þetta er sérstaklega algengt í Z-ás og burðarvirkjum.
Nota of lítinn öryggisstuðl
Teinn sem virkar meðan á prófun stendur gæti samt bilað eftir-langtímaframleiðslu. Nákvæmni búnaður og CNC kerfi krefjast nægrar öryggisbils.
Hunsa hröðun
Hár-sjálfvirknikerfi geta haft lítið kyrrstöðuálag en mikið kraftmikið álag. Íhuga verður tíða hröðun og hraðaminnkun.
Aðeins er valið eftir breidd járnbrautar
25 mm tein úr einni röð mega ekki hafa sama burðargetu og önnur 25 mm tein. Athugaðu alltaf kraftmikla hleðslueinkunn, kyrrstöðuálag og augnablikseinkunn úr vörulistanum.
Niðurstaða
Val á burðargetu alínuleg stýribraut og vagnfyrir CNC og sjálfvirknikerfi er ekki bara spurning um að velja stærri teinn. Áreiðanlegt val ætti að byggjast á raunverulegum hreyfanlegum massa, hröðun, stefnu álags, augnabliksálagi, vinnuástandi, kyrrstöðuöryggisstuðli og kraftmiklum endingartíma.
Fyrir létt sjálfvirknikerfi gæti staðlað bolta-leiðbeiningar verið nóg. Fyrir CNC vélar, gantry kerfi, háhraða einingar eða þungar klippingar er krafist meiri stífni, betri augnabliksþols og stærri öryggisbil.
Vel-valið línulegt stýrikerfi hjálpar vélinni að ganga vel, viðhalda nákvæmni, draga úr viðhaldsvandamálum og ná lengri endingartíma. Til að ná sem bestum árangri ætti endanlega valið alltaf að vera staðfest með vörulistagögnum framleiðanda og raunverulegum vinnuskilyrðum búnaðarins.
Með yfir 20 ára framleiðslureynslu, veitir DLY línulegar stýribrautir og vagna fyrir CNC vélar, sjálfvirknibúnað og iðnaðar hreyfikerfi. DLY styður alþjóðlega dreifingaraðila, OEM og vélaframleiðendur með stöðugum gæðum, verksmiðju-beinu framboði og verkfræðiaðstoð.
Hafðu samband við DLYfyrir stuðning við útreikninga á álagi, ráðleggingar um teinastærð og -beina verksmiðjulausnir fyrir CNC og sjálfvirknikerfi.
