Pour choisir le bonécrou à bille rotatif, vérifiez d'abord que la machine bénéficie réellement d'une structure à vis fixe et à écrou rotatif. Vérifiez ensuite la longueur de course, la charge axiale maximale, la vitesse linéaire, l'accélération, le diamètre et le pas de vis, la précharge requise, l'unité écrou-roulement, la connexion d'entraînement, la lubrification et l'espace de montage disponible.
Un écrou à bille rotatif ne doit pas être sélectionné comme écrou de remplacement isolé. Il fonctionne normalement dans le cadre d'un assemblage comprenant l'arbre à vis correspondant, l'unité d'écrou rotatif, les roulements, le boîtier, la poulie ou la connexion d'entraînement et le chariot mobile.
Un écrou à bille rotatif est normalement sélectionné avec son boîtier, ses roulements, sa connexion d'entraînement et son arbre à vis fixe correspondant.
Décidez d’abord si un écrou à bille rotatif est nécessaire
Dans un système de vis à billes conventionnel, l'arbre de la vis tourne tandis que l'écrou se déplace linéairement. Dans un système à écrou rotatif, la vis reste fixe pendant que l'unité d'écrou tourne et se déplace le long de l'arbre.
La disposition à écrou rotatif est particulièrement utile lorsque :
- La course requise est longue ;
- La vitesse linéaire requise forcerait une longue vis à tourner près de sa vitesse critique ;
- Le fouettement des vis ou les vibrations limitent une conception conventionnelle ;
- La machine nécessite au moins deux unités d'écrous à entraînement indépendant sur une vis fixe ;
- La disposition de l'équipement est mieux adaptée à un variateur monté sur le chariot mobile.
Pour une course courte ou modérée à une vitesse ordinaire, une vis rotative conventionnelle peut être plus simple, plus légère et plus économique. La structure à écrou rotatif doit être sélectionnée parce qu'elle résout un véritable problème de vitesse, de course ou de configuration de la machine, et non simplement parce qu'elle semble plus avancée.
1. Définir le déplacement, la vitesse et l'accélération
Commencez par le mouvement réel de la machine :
- Déplacement efficace requis ;
- Vitesse linéaire maximale ;
- Accélération et décélération ;
- Cycle de positionnement et cycle de service ;
- Durée de fonctionnement maximale à grande vitesse ;
- Décélération d’arrêt d’urgence.
La vitesse de rotation requise de l'écrou est déterminée par la vitesse linéaire et le pas de vis :
Vitesse de rotation de l'écrou (tr/min) = Vitesse linéaire (mm/min) ÷ Avance (mm/tour)
Par exemple, une machine nécessitant 20 000 mm/min avec un pas de 10 mm nécessite une vitesse théorique d'écrou de 2 000 tr/min. Avec une avance de 20 mm, la même vitesse linéaire nécessite 1 000 tr/min.
Un pas plus important réduit la vitesse de rotation requise, mais modifie également le couple, la résolution mécanique, la gamme de modèles disponibles et les caractéristiques de contrôle. Le câble doit donc être sélectionné en fonction des exigences du moteur, de la charge et du positionnement.
2. Calculez la charge axiale maximale
Les écrous à billes rotatifs sont principalement sélectionnés pour les charges axiales. Le calcul doit inclure le cycle de fonctionnement complet plutôt que seulement le poids de la table mobile.
Selon l'orientation de la machine, la charge maximale peut inclure :
- Force nécessaire pour déplacer le chariot ;
- Force d'accélération et de décélération ;
- Gravité sur un axe vertical ou incliné ;
- Force de processus transmise à travers la structure en mouvement ;
- Friction des joints, guides et autres composants ;
- Arrêt d'urgence et charges de pointe anormales.
Comparez la charge calculée avec la charge nominale de base dynamique et la charge statique de base de l'assemblage sélectionné. L'évaluation dynamique est utilisée pour l'évaluation de la durée de vie en fatigue, tandis que l'évaluation statique concerne la déformation permanente dans des conditions de charge maximale.
La vis à billes ne doit pas supporter le poids du chariot comme une charge radiale. Les guides linéaires ou tout autre système de guidage approprié doivent supporter les forces radiales et les moments de renversement.
3. Sélectionnez le diamètre de la vis et le fil ensemble
Le diamètre de la vis affecte la rigidité axiale, la résistance au flambage, l'espace d'installation et la structure de l'écrou disponible. Le plomb affecte le déplacement linéaire par tour, la vitesse de rotation requise et le couple d'entraînement.
Pour une vis fixe longue, la sélection reste à vérifier :
- Flambage par compression lorsque la vis supporte une charge axiale de compression ;
- Extension axiale sous charge de traction ;
- Support de vis et agencement de tension ;
- Dilatation thermique sur toute la longueur ;
- Rectitude pendant la production, le transport et l'installation ;
- Si l'écrou sélectionné correspond au chemin de roulement, au diamètre et au pas de la vis.
Une conception à écrou rotatif évite la limitation de vitesse critique provoquée par la rotation d'un long arbre à vis, mais elle n'élimine pas les exigences de flambage, de déformation axiale ou de rectitude d'installation.
4. Spécifiez la précision, le jeu et la précharge
Le degré de précision, le jeu axial et la précharge décrivent différentes caractéristiques et doivent être spécifiés séparément.
| Exigence | Ce qu'il contrôle | Note de sélection |
|---|---|---|
| Précision du plomb | Différence entre les déplacements théoriques et réels | Choisissez en fonction de l'erreur de positionnement sur la course requise |
| Jeu axial | Mouvement perdu lorsque la direction s'inverse | Confirmer l'erreur d'inversion autorisée |
| Préchargement | Jeu interne et rigidité axiale | Une précharge plus élevée augmente également le couple et la chaleur |
| Précision du positionnement du système | Précision finale de l'axe complet de la machine | Dépend également des roulements, des guides, de l'entraînement, du retour d'information et de la température. |
Une précharge excessive ne doit pas remplacer une installation précise. Il peut augmenter le couple de fonctionnement, la charge sur les roulements, la génération de chaleur et la demande de lubrification.
5. Vérifiez l'unité de roulement à écrou rotatif
L'écrou rotatif a besoin de roulements qui soutiennent l'écrou avec précision pendant qu'il tourne à l'intérieur du boîtier. La sélection doit confirmer :
- Vitesse de rotation maximale de l'écrou ;
- Réactions des roulements axiaux et radiaux ;
- Disposition des roulements et précharge ;
- Rigidité du boîtier et précision de montage ;
- Faux-rond autorisé de l'ensemble tournant ;
- Méthode de lubrification et accès à la relubrification ;
- Structure d'étanchéité et protection contre la contamination.
L'écrou à bille, les roulements de support et le boîtier doivent être traités comme une seule unité rotative assortie. La sélection de la vis et de l'écrou en ignorant l'unité de roulement peut entraîner un voile, une chaleur ou des vibrations excessives, même lorsque la vis à billes elle-même est correctement dimensionnée.
6. Confirmez la connexion du moteur et du variateur
Un écrou rotatif peut être entraîné via une poulie de distribution, une courroie ou une autre connexion sélectionnée en fonction de la structure de la machine. Vérifier:
- Couple moteur requis et vitesse maximale ;
- Rapport de poulie et capacité de la courroie ;
- Charge radiale appliquée aux roulements des écrous rotatifs par la tension de la courroie ;
- Concentricité et équilibre des poulies ;
- Espace d'installation disponible sur le chariot mobile ;
- Acheminement des câbles pour un moteur qui se déplace avec le chariot ;
- Accès pour le réglage et l'entretien de la ceinture.
Une tension excessive de la courroie peut exercer une charge radiale supplémentaire sur les roulements de support d'écrou. La courroie doit transmettre le couple sans être utilisée pour forcer une poulie mal alignée à se mettre en position.
7. Évaluer l'environnement opérationnel
La poussière, les copeaux métalliques, l'humidité, le liquide de refroidissement et les résidus chimiques peuvent pénétrer dans l'écrou, endommager les chemins de roulement ou contaminer le lubrifiant. Pour une vis fixe longue, une grande partie du chemin de roulement peut rester exposée pendant le déplacement.
En fonction de l'environnement, le système peut avoir besoin :
- Joints d'écrou adaptés à la contamination attendue ;
- Un soufflet, un couvercle télescopique ou une enceinte complète ;
- Un lubrifiant adapté à la vitesse, à la charge et à la température ;
- Points de graissage accessibles ;
- Un intervalle de maintenance basé sur la contamination réelle ;
- Protection contre la corrosion pendant le stockage et l'arrêt.
Pour les applications poussiéreuses, lisezRotation des écrous à bille dans les environnements poussiéreux.
8. Vérifiez les exigences relatives aux multi-écrous et à la synchronisation
L'un des avantages d'une vis fixe est que deux ou plusieurs unités d'écrous rotatifs peuvent être installées sur le même arbre. Toutefois, cet arrangement nécessite une confirmation supplémentaire.
Spécifier:
- Nombre d'unités d'écrous rotatifs ;
- Si chaque écrou a un moteur indépendant ;
- Distance minimale autorisée entre les unités mobiles ;
- Stratégie de prévention des collisions et de ralliement ;
- Arrangement de rétroaction de position ;
- Si les unités doivent se déplacer indépendamment ou de manière synchrone.
La conception mécanique et le système de contrôle doivent empêcher deux unités d'écrou d'entrer en collision ou d'appliquer des forces axiales opposées au même arbre de vis.
Informations à envoyer avant la sélection
Pour sélectionner un ensemble d'écrou à bille rotatif, fournissez :
- Déplacement effectif requis et longueur totale de la vis ;
- Vitesse linéaire et accélération maximales ;
- Masse mobile et charge axiale maximale ;
- Direction de montage horizontale, verticale ou inclinée ;
- Diamètre et pas de vis préférés, s'ils sont déjà définis ;
- Exigences de précision, de répétabilité et de jeu ;
- Conditions de cycle de service et d’arrêt d’urgence ;
- Disposition du moteur, de la poulie et de l’entraînement ;
- Espace de montage disponible pour l'unité d'écrou ;
- Environnement de fonctionnement et méthode de lubrification ;
- Nombre d'unités d'écrous rotatifs sur chaque vis ;
- Dessin de machine ou schéma d'installation.
Pour connaître les configurations DLY disponibles et les informations sur la structure, consultez leJeu de vis à billes de type rotatif à écrou.
Pour une explication détaillée du chargement interne, voirQu'est-ce que la précharge de l'écrou à bille rotatif ?.
Réponse à la sélection finale
Le bon écrou à bille rotatif ne se choisit pas uniquement en fonction du diamètre ou de la capacité de charge. Confirmez d’abord qu’une architecture à vis fixe et écrou rotatif est nécessaire pour la configuration de course, de vitesse ou de chariots multiples requise. Faites ensuite correspondre le diamètre de la vis, le pas, la charge axiale maximale, la précision, la précharge, l'unité de roulement, la connexion d'entraînement, la lubrification et les dimensions de montage.
Pour les équipements à course longue et à grande vitesse, un écrou rotatif peut réduire les problèmes de vitesse critique et de fouettement associés à une vis à rotation longue. Cependant, cela nécessite toujours une analyse de flambage correcte, une installation droite, des roulements de support appropriés et une unité d'entraînement mobile bien conçue.
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