Kirjoittaja Aihe: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.  (Luettu 1162 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

Poissa Tugge

  • Täysjäsen
  • ***
  • Viestejä: 115
  • Rekisteröitynyt: 11/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« : 21.03.19 - klo:09:19 »
No nyt pitäis saada pikku selvyys siihen, miten kuularuuvin kuormitus mitoitetaan. Eli Z-akselin kuularuuviksi tällä hetkellä on valittu 1605 rolled kiinaruuvi. Hiwinin speksi antaa kuormituskyvyksi :
Static load - n. 1200 kgf
Dynamic load - n. 600 kgf

Staattinen kuorma, eli Z-akselin massa kaikkineen on varmaan 100 kiloa. Akselia ohjaa Omronin 700 w servo 1:2 välityksellä. Tai siis näin olen ajatellut.

Mutta nyt rupesi huolettamaan, että pitääkö vaihtaa järeämpi johde, jos haluaa rivakat liikkeet?

Poissa JuKa

  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 992
  • Rekisteröitynyt: 12/01/2006
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #1 : 21.03.19 - klo:23:58 »
En osaa antaa neuvoa kuularuuvin laskentaan, mutta itse laittaisin isomman kuularuuvin, 20 tai 25mm, koska se vaan näyttää paremmalta... Ja saat siihen helpommin päätylaakerit tuollaiselle kuormalle kestämään... Paras olisi tietysti, että keventäisi kara laatikkoa, niin että alaspäin tulisi vain muutaman kymmenen kilon kuorma... Omassa koneessa karralaatikko painaa alle 60kg ja siinä on 20mm kuularuuvi ja ohuempaa en laittaisi missään nimessä...

Jussi

Poissa Miguel-

  • Seniori
  • ****
  • Viestejä: 125
  • Rekisteröitynyt: 28/03/2008
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #2 : 22.03.19 - klo:10:38 »
Jos kuularuuvi ei ole mahdottoman pitkä (alle 1m), moottorin max. kierrokset 3krpm, maksimiteho 3xnimellinen ja kitka ei ole ongelma niin teoriassa tuon kanssa pärjää ihan jees ja käyttöikääkin saa kohtuullisesti. Päätylaakerit kannattaa tosiaan katsoa tarkkaan...

Poissa Tugge

  • Täysjäsen
  • ***
  • Viestejä: 115
  • Rekisteröitynyt: 11/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #3 : 22.03.19 - klo:11:15 »
No tuollainen fiilis itselläkin on. Toisaalta ei viitsisi taas ostaa toista, kun on jo tuollainen ollut nurkissa pyörimässä. Pitää joskus saada hamstaukset käyttöön...

Mutta pitää siis ruveta laskemaan itse tuota kuormitusta. Eli otetaan nyt se Hiwinin speksi käsittelyyn https://www.hiwin.com/pdf/ballscrews.pdf.

Eli verrataan 1605 kuularuuvia 2505 kuularuuviin. Tai oikeastaan näiden kokojen muttereita (FSW tyypin mutterit).
1605 mutterin dynaaminen kuorma on n. 670 kgf (n. 6700 N) ja staattinen kuorma 1200 kgf (n. 12000 N)
2505 mutterin dynaaminen kuorma on n. 1500 kgf (n. 15000 N) ja staattinen kuorma 4000 kgf (n. 4000 N)

Liikutettavan kappaleen massa on n. 100 kg. Jos liike on vaakatasossa, eli vetovoimaa ei tarvitse ottaa huomioon, niin
F = ma -> a = F/m, jossa a = kiihtyvyys (m/s^2), m = massa (kg), F = voima (N), meidän tapauksessa dynaaminen kuorma

Jos liike on pystysuuntaissta, niin kaavaan pitää lisätä tai vähentää (riippuu liikkeen suunnasta) vetovoiman aiheuttama voima.
(F-Fs) = ma -> a = (F-Fs)/m, jossa a = kiihtyvyys (m/s^2), m = massa (kg), F = voima (N) eli dynaaminen kuorma, Fs = staattinen vetovoiman aiheuttama voima)

Lasketaan maksimi kiihtyvyys 100 kg kappaleelle vaaka- ja pystyasennossa.
vaakaliike:
  1605:
     a = F / m -> 6700 N / 100 kg = 67 m/s^2
  2505:
     a = F / m -> 15000 N / 100 kg = 150 m/s^2

pystyliike:
  1605:
     a = (F-Fs)/m + g -> (6700 N - 1000 N) / 100 kg = 5700 N / 100 kG = 57 m/s^2
     
  2505:
      a = (F-Fs)/m + g -> (15000 N - 1000 N) / 100 kg  = 14000 N / 100 kG = 140 m/s^2

Mikäli laskut meni oikein, niin ainakin ruuvin kuormitukset ei pitäisi olla ongelma, vaikka kiihdyttäisikin vähän kovempaa. Mutta tukilaakereiden kesto on sitten asia erikseen. Toki kyllähän niillekin kuormituskyvyt löytyy. Pitääpä tutkia lisää...


Muokattu: korjattu pilkku virhe
« Viimeksi muokattu: 22.03.19 - klo:12:43 kirjoittanut Tugge »

Poissa Tugge

  • Täysjäsen
  • ***
  • Viestejä: 115
  • Rekisteröitynyt: 11/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #4 : 22.03.19 - klo:12:47 »
Jos kuularuuvi ei ole mahdottoman pitkä (alle 1m), moottorin max. kierrokset 3krpm, maksimiteho 3xnimellinen ja kitka ei ole ongelma niin teoriassa tuon kanssa pärjää ihan jees ja käyttöikääkin saa kohtuullisesti. Päätylaakerit kannattaa tosiaan katsoa tarkkaan...

Kuularuuvin pituus on n. Puoli metriä. Ja muistaakseen tuossa kyseisessä paketissa päätylaakerina on tuplaviistokuulalaakeri, jolloin sen pitäisi kyllä kestää kuormat. Mutta pitää tosiaan laskea ihamn mielenkiinnosta, jos vaan löytää riittävät datat.

Poissa Jamiko

  • Jäsen
  • **
  • Viestejä: 61
  • Rekisteröitynyt: 15/02/2010
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #5 : 22.03.19 - klo:19:46 »
Ainahan voi laittaa esim paineilmasylinterin keventämään z:taa jolloin ainoastaan kiihdytysliikkeet rasittavat ruuvia, plussana vielä että moottori jaksaa kiihtyä ylöspäinkin suurinpiirtein samaa vauhtia kuin alas.

Poissa JuKa

  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 992
  • Rekisteröitynyt: 12/01/2006
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #6 : 23.03.19 - klo:22:25 »
Eikä jarrukaan olisi pahasta 🤣

Poissa Snowfly

  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 1203
  • To save time Lets just assume that Iam never wrong
  • Rekisteröitynyt: 27/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #7 : 24.03.19 - klo:03:55 »
Kuularuuvin pituus on n. Puoli metriä. Ja muistaakseen tuossa kyseisessä paketissa päätylaakerina on tuplaviistokuulalaakeri, jolloin sen pitäisi kyllä kestää kuormat. Mutta pitää tosiaan laskea ihamn mielenkiinnosta, jos vaan löytää riittävät datat.
Se että ruuvi kestää tod. ei ole mikään ongelma... ja se että saa sille nopeutta ei sekään ole ongelma...
Suurempi ongelma on tod. miten se lähtee soimaan tuolla massalla ja nuissa nopeuksissa :D että onko lopputuloksena hienosoittopeli, joka hiljenee vasta a) pienentemällä nopeuksia b)vaihtamalla jykevämmän ruuvin.

Poissa username

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 21
  • Rekisteröitynyt: 06/01/2010
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #8 : 24.03.19 - klo:11:45 »
Se että ruuvi kestää tod. ei ole mikään ongelma... ja se että saa sille nopeutta ei sekään ole ongelma...
Suurempi ongelma on tod. miten se lähtee soimaan tuolla massalla ja nuissa nopeuksissa :D että onko lopputuloksena hienosoittopeli, joka hiljenee vasta a) pienentemällä nopeuksia b)vaihtamalla jykevämmän ruuvin.

Pikaisesti ajateltuna tuo moottori / välitys kombo kykenee aikaansaamaan n. 10 000N voiman tuohon 16 x 5 ruuviin, jos pyörivien hitauksia ei oteta huomioon.
Eli saattaa ylittää tuon pienemmän ruuvin kestävyyden, jos siis laskelma meni oikein ;D

Poissa Tugge

  • Täysjäsen
  • ***
  • Viestejä: 115
  • Rekisteröitynyt: 11/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Z-akselin kuularuuvin kuormitus.
« Vastaus #9 : 25.03.19 - klo:09:31 »
 ;D ;D Hyvää keskustelua! Siis faktahan on se että väännöt ja voimat riittää aivan mainiosti. Sitä en ole epäillyt. Tai alkuun epäilin, kestääkö ruuvi, mutta se epäilys hälveni jo aikaa sitten.

Sitten lähti ajatus juoksemaan ja rupesin miettimään, että miten tämä lasketaan oikeasti. Jotenkin nuo Newtonin lait menee vaikeiksi aina tässä vaiheessa.

Jarru on servossa ja servosta akseliin on 1:3 tai 1:2 välitys, jolla saan pienennettyä maksimi liikenopeuksia vähän alaspäin.

Mutta kunhan tässä perjantain työhyvinvointipäivän olot helpottaa, niin yritän saada avattua vielä tuon lopunkin matematiikan. Onpahan sitten jälkipolvillekin laskentamateriaalia!

 


Powered by EzPortal