Как рассчитать скорость вращения винта ШВП?

30 июн 2022

Содержание:

Инерционные силы, воздействующие на шарики

В процессе изготовления станка с числовым программным управлением (ЧПУ) важно принимать во внимание скоростные качества. На них влияют не только мощности используемых шаговых двигателей и их драйверов, но и габариты станка, способы передачи вращения, используемые во время работы оборудования.

При использовании в станке передачи винт-гайка или шарико-винтовой передачи критическая скорость циркуляции винта ШВП будет значительным ограничением. Это обусловлено тем, что винт провисает на большой длине и в ходе ведения рабочего процесса крутится как скакалка.

Быстродействие является основным показателем ШВП, так как от него зависит, насколько быстро будет работать механизм или все оборудование. На максимальное быстродействие циркуляции детали влияют факторы, которые подробно описанные ниже в статье.

Максимальная скорость вращения

Данный показатель представляет собой быстроту, достигнув которой вал начинает резонансно колебаться. Это зависит от его диаметра и длины, а также специфики применяемых опорных подшипников, связанных с их конструкцией.

Провисание вала определяется пропорциональностью его диаметра и расстояния, на котором находятся опоры относительно друг от друга. При большем соотношении максимальное быстродействие кручения меньше.

Противостояние радиально-упорных или фиксированных опор угловому отклонению вала выше, чем противостояние простых подшипников. Но если речь идет об опорном узле, состоящем из двух классических опор, имеющих разрезную втулку, его работа будет такой же. Для вычисления быстродействия циркуляции длинных винтов существует специальная формула. Прежде чем ее применить, необходимо узнать правильный коэффициент подшипников.

Инерционные силы, воздействующие на шарики

Данное влияние сдерживает быстроту вращения, потому что шарики перемещаются в гайке в процессе вращения. На инерционный момент винта влияет внутреннее строение гаек (возвратная система шариков) и их величина.

Говоря простым языком: винты, где в конструкции маленькие шарики, отличаются высокой максимальной быстротой вращения по сравнению с винтами, у которых шарики больше. У деталей с диаметром 0,3 см этот показатель равен 4,5 тыс. оборотов в минуту, а при диаметре 0,125 см – до 1,05 тыс. оборотов в минуту.

Значение DN

Такой показатель помогает проще реализовать метод расчета наибольшего быстродействия вращения детали. Показатель вычисляется как произведение номинального диаметра детали (в мм) и максимально допустимого быстродействия вращения. Если в формулу подставить нестандартные величины (значительно больше или меньше обычных), результат правильным не будет.

Формула дает возможность анализировать показатели разнообразных конструкций деталей. У систем возврата шариков, имеющих большую сложность, значения DN более высокие. При низких показателях система возврата шариков у детали проще. Итоговые данные в формуле находится в прямой зависимости от быстродействия шарика.

Сегодня максимальные значения DN у большинства деталей составляют от 60 тыс. до 120 тыс., но в отдельных случаях встречаются более высокие значения.

Быстрый расчет скорости вращения винта

Для определения быстродействия вращения детали сегодня существует специальный калькулятор. С его помощью вычисляется максимально возможные показатели, достигнув которых вибрация становится неприемлемой.

На максимальную угловую скорость влияет ряд параметров. В первую очередь это диаметр вала и способ, с помощью которого концы ШВП крепятся в опорах. Наибольшее быстродействие можно получить, если закрепить концы детали в фиксирующую опору типа BK, имеющую радиально-упорные подшипники. Минимально возможное быстродействие происходит в том случае, когда один конец винта опирается на вал мотора через муфту при отсутствии поддержки специальной опорой.

Для расчета диаметра берется не номинальный, а минимальный показатель. Такой диаметр проходит по низу дорожек качения. В случае подстановки в формулу номинального диаметра следует применять максимальный коэффициент запаса. Полученный результат будет крайне приблизительным, годится только для грубой, а не конкретной оценки.