Предотвращение выхода из строя шариковинтовых пар: Обязательные действия по техническому обслуживанию

Вы когда-нибудь задумывались, почему шарико-винтовые пары, играющие важнейшую роль в станках, часто выходят из строя? В этой статье рассматривается важность правильного технического обслуживания для предотвращения таких отказов. В ней объясняется, как износ и преднатяг влияют на работу шариковинтовой пары, и предлагаются стратегии прогнозируемого обслуживания с использованием передовых сенсорных технологий. В конце статьи вы поймете, как продлить срок службы шарико-винтовых пар и обеспечить точность ваших станков.

Оглавление

Шарико-винтовые пары играют важнейшую роль в системе подачи станков. По мере развития обрабатывающей промышленности рынок предъявляет все более жесткие требования к качеству продукции, что приводит к повышению требований к точности станков со стороны предприятий.

В связи с этим надежность и производительность шарико-винтовых пар стали неотъемлемыми стандартами. В системе подачи износ шарико-винтовой пары может привести к снижению предварительного натяжения, что является распространенной проблемой.

Правильный преднатяг может предотвратить осевые удары и чрезмерный нагрев, повышая точность и срок службы ШВП. В этой статье мы кратко проанализируем проблемы, связанные с шариковинтовыми парами, и обсудим эффективные стратегии прогнозируемого технического обслуживания для уменьшения износа.

Шарико-винтовая пара - это линейный привод, преобразующий вращательное движение в линейное, широко используемый в системах подачи станков. Его основное преимущество - точное позиционирование на высоких скоростях при высоком механическом КПД.

Благодаря низкому трению эффективность передачи может достигать 90%, что также продлевает срок службы ШВП и сокращает время простоя в обслуживании. Трение и линейные удары между шарико-винтовой парой и гайкой делают точную систему подачи труднодостижимой.

Как правило, для устранения линейных ударов и повышения жесткости ШВП применяется необходимая величина предварительного натяжения. Однако чрезмерный преднатяг может привести к увеличению трения. Предварительный натяг также играет важную роль в жесткости ШВП, шуме и точности позиционирования.

Когда машина запускается или останавливается, ускорение или замедление шарико-винтовой пары может привести к потере смазочного масла на контактных поверхностях. Эта потеря может ухудшить теплоотвод и ускорить износ шарико-винтовой пары. По мере износа преднатяг уменьшается, что является основной проблемой для шарико-винтовых пар.

Износ шариковинтовых пар, вызванный трением, предполагает анализ износа поверхности. Шероховатость поверхности шарика более гладкая, чем поверхность дорожки, поэтому их относительное движение можно сравнить с взаимодействием гладкой и шероховатой поверхностей.

Если более твердая и шероховатая поверхность многократно проходит в одном и том же направлении по более мягкой поверхности, то с каждым циклом накапливается однонаправленная пластическая деформация. Этот процесс "храпового разрушения" или "прогрессирующего разрушения" предполагает, что износ происходит по механизму вязкого разрушения с образованием очень мелких пластиноподобных обломков, как показано на рис. 1.

Рисунок 1 Изношенные канавки и обломки при сканирующей электронной микроскопии
Рисунок 1 Изношенные канавки и обломки при сканирующей электронной микроскопии

Динамические испытания шарико-винтовых пар показывают, что крутящий момент сначала увеличивается до высокого значения, а затем начинает снижаться. Это происходит потому, что смазочной пленке, защищающей контактные поверхности, требуется время для формирования, что увеличивает трение между шариком и дорожкой и требует большего крутящего момента для приведения в движение вала шарико-винтовой системы. Как показано в таблице 1, при более высоких скоростях, требующих большего времени разгона, крутящий момент увеличивается с ростом скорости.

Таблица 1 Ускорение в зависимости от скорости вращения

Скорость вращения(рад/с)31.462.894.2125.6219.9314.2
Время ускорения (с)0.0360.0550.0760.0990.160.215
Ускорение (м/с) ²)2.783.633.954.043.754.65

При замедлении поведение отличается от ускорения, но для замедления также требуется более высокий крутящий момент. Когда скорость стабилизируется, крутящий момент постепенно увеличивается с ростом скорости. Разница в крутящем моменте относится к аналогичным стабильным скоростям на мгновенных шагах, что показывает, что режимы смазки при ускорении, замедлении и стабильной скорости отличаются друг от друга.

Таким образом, контактные поверхности испытывают значительные нагрузки и низкие относительные скорости, что приводит к критическим проблемам со смазкой во время ускорения и замедления.

Предиктивное техническое обслуживание предполагает использование датчиков для мониторинга рабочего состояния оборудования и комбинирование данных датчиков с параметрами жизненного цикла для определения сроков технического обслуживания. Это позволяет максимально увеличить интервалы между техническими обслуживаниями и снизить затраты на простой оборудования.

Предиктивное обслуживание позволяет сократить количество неожиданных механических отказов и предотвратить усугубление проблем. Раннее обнаружение и устранение механических проблем может уменьшить большинство проблем, тем самым повышая качество продукции и эффективность заводов и производственных линий.

Методы обнаружения могут быть прямыми или косвенными. Прямые методы предполагают непосредственное измерение точности работы и позиционного состояния компонента. Косвенные методы собирают сигналы и информацию, связанную с компонентом, чтобы сделать вывод о его состоянии.

Эта статья посвящена прямым методам, в которых выбор сигнала обнаружения имеет решающее значение. К сигналам обнаружения относятся сигналы акустической эмиссии, лазерное обнаружение, обнаружение электрических сигналов, обнаружение вибрационных сигналов и внутренних сигналов станка.

Для обслуживания ШВП, основанного на токе электродвигателя, обычно используются методы анализа во временной области. Теория вейвлетов представляет собой новый метод анализа временной области.

Электрические сигналы содержат множество ошибок и значительное количество шума. Вейвлет-сигналы могут эффективно разделять сигналы в различных временных и частотных диапазонах, устраняя шумовые сигналы и восстанавливая более четкое изображение сигнала.

Для сбора токовых сигналов используются датчики тока Холла, основанные на принципе магнитного баланса Холла и принципе замкнутого контура, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 Датчик тока Холла
Рисунок 2 Датчик тока Холла

Ток на входе создает магнитное поле, которое проходит через высококачественный магнитопровод, образуя петлю магнитного потока. Элемент Холла закреплен в небольшом воздушном зазоре. Катушка, намотанная вокруг магнитопровода, выдает компенсационный ток в противоположном направлении.

Этот компенсирующий ток компенсирует магнитный поток, создаваемый входным током, поддерживая нулевой магнитный поток в контуре. После специальной обработки схемы выходной потенциал элемента Холла точно отражает изменения тока.

Таким образом, датчики тока Холла могут отслеживать изменения тока приводного двигателя ШВП. Обработка собранных данных позволяет точно определить рабочее состояние ШВП.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Вам также может понравиться
Мы выбрали их специально для вас. Читайте дальше и узнавайте больше!
Классификация и выбор смазочных материалов: Исчерпывающее руководство

Классификация и выбор смазочных материалов: Исчерпывающее руководство

Представьте себе мир без смазочных материалов. Машины останавливаются, двигатели выходят из строя, а прогресс останавливается. В этой статье мы погрузимся в сложный мир классификации и выбора смазочных материалов,...
Методы смазки подшипников

11 методов смазки подшипников, сколько из них вы знаете?

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, насколько важна правильная смазка подшипников для долговечности оборудования? Правильный метод смазки может значительно снизить трение, предотвратить износ и продлить срок службы ваших подшипников.....

Что такое низкотемпературный подшипник?

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как работает оборудование в условиях сильного холода? Низкотемпературные подшипники предназначены для эффективной работы при температуре ниже -60°C, что крайне важно для такого оборудования, как жидкостные насосы в ракетах и космических кораблях. Это...

Насос с двойным и одинарным всасыванием: Различия объяснены

Вы когда-нибудь задумывались о том, что делает определенные насосы более эффективными для различных областей применения? В этой статье мы рассмотрим интересные различия между насосами с двойным и одинарным всасыванием. Вы узнаете...

Типы, принципы работы и применение пылеуловителей

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, насколько важен чистый воздух в промышленных условиях? В этой статье опытные инженеры-механики рассказывают о механизмах и преимуществах пылеуловителей. Узнайте, как...

Усталостный излом: Типы, характеристики и способы устранения

Вы когда-нибудь задумывались, почему металлические детали внезапно ломаются без предупреждения? В этой статье мы исследуем увлекательный мир усталости и разрушения металла. Вы узнаете, как повторяющиеся нагрузки могут привести к...

Топ-10 производителей и брендов газовых редукторов в 2024 году

Вы когда-нибудь задумывались, что обеспечивает бесперебойную и безопасную работу наших газовых систем? В этой статье мы исследуем ведущих производителей газовых регуляторов, раскрывая их инновации и вклад в развитие отрасли.....
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.