Bilyalı vidalı rulmanın sertliği nasıl ölçülür?

Bilyalı vida sertliği konumlandırma doğruluğunu, işleme stabilitesini ve eksenel yük altında doğrusal hareket sisteminin tepkisini etkiler. Ancak monte edilmiş bir eksende ölçülen değer tek başına bilyalı somun tarafından belirlenmez. Vida mili, destek yatakları, yatak yuvaları, somun braketi ve test fikstürünün tümü ölçülen yer değiştirmeye katkıda bulunabilir.

Bu nedenle, bilyalı vidanın eksenel sertliğini ölçmek, bir kuvvet uygulamaktan ve tek bir yer değiştirme değerini kaydetmekten daha fazlasını gerektirir. Test ekipmanının yükleme yönü, ön yükü, montaj durumu, sıcaklığı ve deformasyonu da kontrol edilmelidir.

Vidalı Mil Eksenel Sertliği Nedir?

Eksenel sertlik, bir bilyalı vida düzeneğinin eksenel bir yük altında elastik yer değiştirmeye karşı direncini tanımlar. Belirli bir yük aralığında şu şekilde ifade edilebilir:

Bilyalı vida sertliği genellikle N/μm veya N/mm cinsinden ifade edilir. Daha yüksek bir değer, aynı eksenel yük altında daha az elastik yer değiştirmenin meydana geldiği anlamına gelir.

Bilya-oluk temasının yük-yer değiştirme ilişkisi tamamen doğrusal değildir. Bu nedenle, sertlik normalde tek bir evrensel değer yerine tanımlanmış bir yük aralığı için rapor edilmelidir. Testin amacına bağlı olarak mühendisler aşağıdakilerden birini kullanabilir:

• Sekant sertliği:Yük değişiminin belirli bir aralıktaki toplam yer değiştirme değişimine bölümü.
• Teğet sertlik:belirli bir çalışma yükünde yük-yer değiştirme eğrisinin yerel eğimi.

Ölçülen Sertliği Etkileyen Bileşenler

Tam bir bilyalı vida ekseni test edildiğinde, ölçülen sonuç birkaç bileşenin birleşik sertliğini temsil eder:

• Bilyalı vida somunu ve bilyadan yuvarlanma yoluna temas eden yerler
• Vida milinin eksenel olarak uzatılması veya sıkıştırılması
• Sabit taraflı ve destekli taraflı yatak düzenlemesi
• Somun muhafazası ve montaj braketi
• Rulman muhafazası ve makine yapısı
• Test fikstürü, yük hücresi ve sensör montaj düzeni

Bu elemanlar yaklaşık olarak seri bağlı yaylar gibi davranır. Birleşik eksenel sertlik şu şekilde temsil edilebilir:

Bu, monte edilmiş bir eksenin neden tek başına bilyalı somun için listelenen teorik sertlik değerinden önemli ölçüde daha düşük sertliğe sahip olabileceğini açıklamaktadır.

Statik Yük Testi

Statik eksenel yükleme, bilyalı vida sertliğini ölçmek için en doğrudan yöntemdir. Bilyalı vida bir test tertibatına veya gerçek makine düzenlemesine monte edilir ve ortaya çıkan yer değiştirme kaydedilirken kontrollü bir eksenel kuvvet uygulanır.

Gerekli Ekipman

• Sert bir test çerçevesi
• Hidrolik, pnömatik, vidalı veya elektromekanik yükleme cihazı
• Kalibre edilmiş bir yük hücresi
• LVDT, lazer yer değiştirme sensörü veya yüksek çözünürlüklü kadranlı gösterge
• Termal etkilerin sonucu etkileyebileceği durumlarda sıcaklık sensörleri

Önerilen Test Prosedürü

1. Bilyalı vidayı amaçlanan destek düzenine monte edin.Sabit-sabit, sabit-destekli veya sabit-serbest montaj mı kullandığını kaydedin.
2. Yükleme eksenini hizalayın.Bükülmenin yer değiştirme okumasına dahil edilmesini önlemek için uygulanan kuvvet vida ekseni ile eş merkezli olmalıdır.
3. Yer değiştirme sensörünü ölçülen arayüzün yakınına monte edin.Gereksiz fikstür bileşenleri arasında ölçüm yapmak, bunların deformasyonunu sonuca ekleyecektir.
4. Küçük bir oturma yükü uygulayın.Bu, kontakların yerleşmesine yardımcı olur ve eksik oturma veya montaj açıklığından kaynaklanan hataları azaltır.
5. Düzeneği kontrollü artışlarla yükleyin.Belirtilen çalışma yükünü veya izin verilen eksenel yükü aşmadan her adımda kuvveti ve yer değiştirmeyi kaydedin.
6. Düzeneği aynı artışlarla boşaltın.Yükleme ve boşaltma eğrilerinin karşılaştırılması, fikstürdeki boşluk, gecikme, sürtünme veya hareketi ortaya çıkarabilir.
7. Testi ters eksen yönünde tekrarlayın.Çift yönlü sonuçlar, ön yükün ve eksenel boşluğun değerlendirilmesi için önemlidir.
8. İlgili yük aralığına göre sertliği hesaplayın.Seçilen aralık, makinenin gerçek çalışma yüküne karşılık gelmelidir.

Yük-Yer Değiştirme Eğrisi Nasıl Yorumlanır?

Önceden yüklenmiş bir bilyalı vida, normal olarak yükün tersine çevrilme noktası yakınında nispeten küçük yer değiştirmeyle düzgün bir yük-yer değiştirme eğrisi üretmelidir. Sıfır yük civarında gözle görülür bir ölü bölge, eksenel açıklığın, gevşek montaj parçalarının veya somun ile braketi arasındaki hareketin göstergesi olabilir.

Yükleme ve boşaltma eğrileri aynı yolu izlemiyorsa fark histerezis olur. Olası nedenler arasında conta sürtünmesi, yağlayıcı direnci, hafif hizasızlık, temas yerleşimi veya montaj yapısındaki deformasyon yer alır.

Sertlik yükle birlikte değiştiğinden, test raporu mümkün olduğunca tam yük-yer değiştirme eğrisini içermelidir. En azından şunları belirtmelidir:

Ölçülen sertlik ve birim

Hesaplama için kullanılan yük aralığı

Yükleme yönü

Bilyalı vida modeli ve ön yükleme durumu

Vida uzunluğu ve somun konumu

Destek yatağı düzenlemesi

Test sıcaklığı ve yağlama durumu

Bilyalı Vida Sertliğini Fikstür Deformasyonundan Ayırmak

Yaygın bir ölçüm hatası, test çerçevesinin toplam hareketini bilyalı vidanın deformasyonu olarak ele almaktır. Sert görünümlü bir fikstür bile büyük bir eksenel yük altında esneyebilir.

Fikstürün uyumluluğu, kalibrasyon yoluyla veya çok daha yüksek sertliğe sahip bir referans bileşenin test edilmesiyle belirlenebilir. Daha sonra her bir yükteki fikstür yer değiştirmesi, ölçülen toplam yer değiştirmeden çıkarılabilir:

Monte edilmiş bir makine ekseni için, yer değiştirmenin nerede meydana geldiğini belirlemek amacıyla sensörler farklı arayüzlere de yerleştirilebilir. Örneğin, vida mili ile somun yuvası arasındaki ölçüm, somun düzeneğine daha yakından odaklanırken makine tabanına göre tabla hareketinin ölçülmesi tüm besleme yapısını kapsar.

Dinamik Sertlik Testi

Statik test, yavaş uygulanan yükler altında deformasyonu değerlendirir. Dinamik test, titreşim, rezonans ve servo tepkisinin önemli olduğu durumlarda kullanılır. Kuvvet, ivme veya yer değiştirme ölçülürken tertibat, darbeli çekiç, çalkalayıcı veya kontrollü motor girişi kullanılarak harekete geçirilebilir.

Modal analiz, doğal frekansları, sönümü ve mod şekillerini tanımlayabilir. Bununla birlikte, etkili hareketli kütle ve sınır koşulları da bilinmedikçe, doğal frekans tek başına bilyalı vidanın sertliğini sağlamaz. Basitleştirilmiş tek serbestlik dereceli bir sistem için:

Burada,Metkin kütle veF_Ndoğal frekanstır. Gerçek bilyalı vidalı besleme sistemleri genellikle birkaç titreşim moduna sahiptir, dolayısıyla dinamik sonuçlar uygun bir sistem modeli kullanılarak yorumlanmalıdır.

Analitik Tahmin

Bilyalı vidanın sertliği fiziksel testten önce de tahmin edilebilir. Hesaplama, bilyalar ve yuvarlanma yolları arasındaki Hertz temas deformasyonunu, vida milinin eksenel deformasyonunu, destek yatağının sağlamlığını ve montaj yapısının deformasyonunu içerebilir.

Sonlu elemanlar analizi, karmaşık muhafazaların ve braketlerin değerlendirilmesinde yararlı olabilir, ancak doğruluğu gerçekçi temas koşullarına, malzeme özelliklerine, ön yüke ve sınır koşullarına bağlıdır. Bu nedenle, konumlandırma doğruluğu kritik olduğunda analitik değerler test verileriyle doğrulanmalıdır.

Test Sırasında Kontrol Edilmesi Gereken Faktörler

Ön Yükleme ve Eksenel Açıklık

Ön yük, eksenel açıklığı azaltır ve bilyalar ile yuvarlanma yolları arasındaki teması koruyarak somunun sağlamlığını artırır. Ancak aşırı ön yük sürtünmeyi, ısı oluşumunu ve iç yükü artırarak servis ömrünü kısaltabilir. Test sırasında kullanılan ön yükleme koşulu, amaçlanan çalışma koşuluyla eşleşmelidir.

Vida Uzunluğu ve Somun Konumu

Vida mili eksenel yük altında esner veya sıkışır. Toplam yer değiştirmeye katkısı etkin şaft uzunluğuyla birlikte artar ve kök çapı arttıkça azalır. Sonuç olarak, vidanın bir ucuna yakın somunla ölçülen sertlik, başka bir konumda ölçülen sertlikten farklı olabilir.

Destek Rulmanları

Destek yataklarının tipi, düzeni ve ön yükü sistem sertliğini doğrudan etkiler. Sabit-sabit bir düzenleme genellikle sabit-destekli veya sabit-serbest montajdan farklı davranır. Rulman yatağının sağlamlığı ve mil ucu uyumu da dikkate alınmalıdır.

DLY malzemeleri eşleştirmevidalı destek ünitelerifarklı mil ucu ve montaj düzenlemeleri için.

Sıcaklık

Sıcaklık değişiklikleri ön yükü, vida uzunluğunu ve rulman uyumunu değiştirebilir. Test etmeden önce montaj ve ölçüm ekipmanının sabit bir sıcaklığa ulaşmasını bekleyin. Farklı zamanlarda alınan ölçümleri karşılaştırırken sıcaklık da kaydedilmelidir.

Yağlama

Yağlamanın sürtünme, sıcaklık ve histerezis üzerinde çelik bileşenlerin temel elastik sertliğinden daha büyük doğrudan etkisi vardır. Tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için belirtilen yağlayıcıyı kullanın ve yağlayıcı tipini, miktarını ve dağılımını testler arasında tutarlı tutun.

Çözüm

Bilyalı vidanın eksenel sertliğini ölçmenin en pratik yolu, kontrollü bir eksenel yük uygulamak ve her iki yönde karşılık gelen yer değiştirmeyi kaydetmektir. Doğru sonuçlar için dikkatli hizalama, kalibre edilmiş yük ve yer değiştirme sensörleri, açıkça tanımlanmış bir yük aralığı ve fikstür deformasyonunun telafisi gerekir.

İlerleme ekseninin tamamı ölçüldüğünde sonuç, bilyalı somunun, vida milinin, destek yataklarının, braketlerin ve makine yapısının birleşik sertliğini temsil eder. Ölçülen sertlik beklenenden düşük olduğunda bu bileşenler ayrı ayrı değerlendirilmelidir.

Bilyalı vida seçimi, ön yükleme seçenekleri veya mil ucu işleme gereksinimleri için DLY'leri görüntüleyinvidalı aralığıveya vida çapınızı, kurşununuzu, strokunuzu, yükünüzü ve montaj düzenlemenizi bize gönderin.

← DLY Blog'e geri dön