Kugleskruens startmoment vs løbende moment: Hvorfor er de forskellige?

Kugleskruens startmoment og køremoment beskriver forskellige driftsforhold. Startmoment skal starte rotation og accelerere aksen, mens køremoment holder systemet i bevægelse, efter at bevægelsen er stabiliseret.

I et korrekt monteret kugleskruesystem kan startmomentet være moderat højere end det konstante køremoment. En stor stigning i drejningsmomentet, stærk positionsafhængig-modstand eller konstant stigende motorstrøm kan dog indikere uegnet smøring, for høj forspænding, tætningsmodstand, support-lejeproblemer eller installationsfejl.

At forstå, hvor drejningsmomentet kommer fra, hjælper med at skelne normal kugleskruemodstand fra et udviklende mekanisk problem.

1. Hvad er kugleskruens startmoment?

Startmoment er det moment, der kræves i det øjeblik kugleskruen begynder at rotere fra hvile. Det kaldes også breakaway-moment i nogle ingeniør- og vedligeholdelsessammenhænge.

Startmoment kan omfatte:

• Drejningsmoment påkrævet for at flytte den eksterne aksiale belastning
• Drejningsmoment krævet for at accelerere den bevægelige masse
• Drejningsmoment er nødvendigt for at accelerere kugleskruen, koblingen og motorrotoren
• Intern træk fra kugleskrue forspænding
• Modstand fra møtrikpakninger og viskere
• Understøtter-leje- og-olietætningsmodstand
• Modstand fra fedt før det begynder at cirkulere
• Styrevej, kabel-kæde og maskin-tætningsmodstand

Startmoment er ikke nødvendigvis én fast værdi. Det kan ændre sig med temperatur, smøretilstand, skrueposition, kørselsretning og hvor længe maskinen har stået stille.

2. Hvad er drejningsmoment for kugleskruer?

Løbende drejningsmoment er det drejningsmoment, der kræves, efter at kugleskruen er begyndt at bevæge sig. Det kan evalueres under acceleration, konstant-hastighedskørsel eller deceleration, så driftstilstanden skal angives, når værdier sammenlignes.

Til praktisk analyse kan køremomentet opdeles i to forhold:

Løbende drejningsmoment under acceleration

Motoren skal fortsætte med at accelerere den bevægelige masse og roterende komponenter. Momentet kan forblive tæt på startværdien, indtil målhastigheden er nået.

Konstant kørende moment

Efter at aksen når en konstant hastighed, bliver accelerationsmomentet cirka nul. Motoren skal hovedsageligt overvinde den eksterne arbejdsbelastning og den mekaniske modstand af kugleskruesystemet.

Dette er grunden til, at et konstant køremoment normalt er lavere end start- eller accelerationsmoment.

3. Startmoment vs Running Torque

Sammenligning	Startmoment	Konstant kørende moment
Driftstilstand	Akse begynder at bevæge sig fra hvile	Aksen bevæger sig med omtrent konstant hastighed
Accelerationsmoment	Normalt inkluderet	Cirka nul ved konstant hastighed
Fedtmodstand	Kan være højere efter et langt stop eller ved lav temperatur	Kan falde, efter at smøremidlet er omfordelt
Motortjek	Tjek det maksimale drejningsmoment	Kontroller kontinuerligt og RMS drejningsmoment
Typisk symptom hvis overdreven	Startstrømsstigning eller manglende bevægelse	Kontinuerlig varme, høj strøm eller ustabil hastighed

4. Grundlæggende komponenter af kugleskruemoment

Det samlede motormoment under opstart kan repræsenteres konceptuelt som:

Ved konstant hastighed bliver ligningen cirka:

Hvor:

• T_belastninger det drejningsmoment, der kræves for at overvinde den eksterne aksiale belastning.
• T_{lineær acceleration}er det drejningsmoment, der kræves for at accelerere det bevægelige bord og nyttelast.
• T_{roterende inerti}er det drejningsmoment, der kræves for at accelerere kugleskruen, koblingen og andre roterende dele.
• T_trækkeomfatter forspænding af kuglemøtrik, tætninger, smøring og intern rullemodstand.
• T_andreomfatter støttelejer, føringsveje, kabelkæder og anden maskinmodstand.

Denne skelnen er vigtig, fordi kugleskruen i sig selv kun kan stå for en del af det målte motormoment.

5. Beregning af drejningsmoment fra aksial belastning

Det drejningsmoment, der kræves for at omdanne roterende bevægelse til aksial kraft, kan estimeres ved hjælp af:

Denne beregning inkluderer ikke automatisk møtrikforspændingsmoment, tætninger, støttelejer eller roterende inerti. Disse yderligere momentkomponenter skal overvejes separat.

Antag for eksempel, at en kugleskrue flytter en aksial belastning på 1.000 N med en 10 mm ledning og en estimeret driveffektivitet på 0,90:

Hvis det målte drejningsmoment i konstant drift er 2,10 N·m, kan de yderligere 0,33 N·m komme fra kuglemøtrikmodstand, støttelejer, tætninger og anden maskinmodstand.

Hvis startmomentet når 3,00 N·m, kan forskellen også omfatte accelerationsmoment og større smøremiddelmodstand ved opstart. Resultatet bør analyseres ved at adskille driftsbetingelserne i stedet for at antage, at kugleskruen er defekt.

6. Hvordan kugleskrueforspænding påvirker moment

Kugleskruens forspænding fjerner eller reducerer intern aksial frigang ved at opretholde kontrolleret kontakt mellem kuglerne og løbebanerne. Dette forbedrer stivheden og vendingsnøjagtigheden, men det øger også den indre rullemodstand.

En højere forbelastning giver generelt:

• Lavere aksial spillerum
• Større systemstivhed
• Bedre vendingsstabilitet
• Højere trækmoment
• Højere motorstrøm
• Mere friktionsvarme ved hastighed

En forudspændt møtrik kan derfor føles strammere end en møtrik af -type, selv når begge produkter fungerer korrekt.

Mere preload er dog ikke altid bedre. Overdreven forspænding kan forårsage unormal varme, reduceret maksimal hastighed, højere motorbehov og kortere levetid for kugleskruer.

Forspændingsmoment bør evalueres ved hjælp af producentens specifikation for den faktiske skruediameter, ledning, møtriktype og forspændingsniveau. En enkelt universel hånd-standard kan ikke anvendes på hver kugleskrue.

7. Tætnings- og viskermodstand

Kugleskruemøtriktætninger hjælper med at begrænse indtrængen af ​​støv og forurenende stoffer, samtidig med at smøremidlet tilbageholdes inde i møtrikken. Fordi tætningslæberne er i kontakt med eller tæt følger skruens overflade, bidrager de til løbemodstanden.

Tætningsmodstand kan blive mere mærkbar, når:

• Pakningerne er nye
• Tætningsmaterialet er relativt stift
• Driftstemperaturen er lav
• Skruens overflade er tør
• Pakningerne er forurenede eller beskadigede
• Tætningen er uegnet til skruegeometrien

En lille, ensartet mængde sælmodstand kan være normalt. Modstand, der ændrer sig skarpt ved én skrueposition eller giver synlige tætningsskader, kræver inspektion.

8. Hvordan smøring ændrer startmoment

Smøring reducerer metalkontakt og understøtter en jævn kuglecirkulation, men smøremiddeltype, mængde, temperatur og tilstand påvirker også trækmomentet.

Fedt viskositet

Et fedt med høj-viskositet eller høj-konsistens kan skabe mere modstand end et lettere smøremiddel, især under opstart. Smøremidlet skal vælges efter belastning, hastighed, temperatur og kugleskrueproducentens krav.

Lav temperatur

Fedt bliver mere modstandsdygtig over for bevægelse, når temperaturen falder. En kugleskrue, der fungerer normalt i et varmt værksted, kan kræve mærkbart mere startmoment i et koldt miljø.

Overdreven fedt

Overfyldning af møtrikken kan forårsage smøring af fedt. Kuglerne skal skubbe overskydende fedt gennem cirkulationssystemet, hvilket øger modstanden og temperaturen.

Utilstrækkelig smøring

For lidt smøremiddel kan også øge modstanden, fordi de rullende kontakter og tætninger fungerer uden en tilstrækkelig smørefilm. Det kan føre til støj, temperaturstigning og progressivt slid.

Lange perioder uden bevægelse

Efter et langt stop kan smøremidlet ikke længere fordeles jævnt gennem arbejdsområdet. Startmomentet kan ændre sig midlertidigt, indtil langsom fuld-slagbevægelse omfordelter det.

For detaljerede smøremiddelvalg og vedligeholdelsesprincipper, seKugleskruesmøring: olie vs fedt og vedligeholdelsespraksis.

9. Hvorfor en ny kugleskrue kan føles strammere

En ny kugleskrue kan have større eller mere mærkbar trækkraft end en slidt frigangs-typesamling, fordi dens kugle-til-løbebanekontakt, forspænding, tætninger og smøremiddel stadig er i deres oprindelige tilstand.

En ny kugleskrue kan føles ensartet stram på grund af:

• Specificeret møtrik forspænding
• Ny tætningskontakt
• Frisk fedt, der endnu ikke er distribueret
• Lav temperatur under inspektion
• Støttelejer, der også er forspændt

Ensartet modstand er forskellig fra binding. En korrekt monteret skrue bør rotere jævnt uden pludselige stramme pletter, skrabning, metallisk klik eller store drejningsmomentvariationer langs slaget.

Kør ikke bevidst en unormalt stram kugleskrue ved høj hastighed for at "slide den ind". Bekræft først produktspecifikation, smøring og installationstilstand.

10. Installationsforskydning og højt drejningsmoment

En kugleskrue er primært designet til at bære aksial kraft. Den bør ikke tvinges til at kompensere for en forskudt motor, forkert justerede støtteenheder eller et forkert placeret kuglemøtrikhus.

Almindelige tilpasningsproblemer omfatter:

• Motoraksel og kugleskrue er ikke koaksiale.
• Koblingen er installeret med for stor offset eller vinkelfejl.
• De faste og understøttede lejeenheder er ikke rettet ind.
• Møtrikhuset trækker kuglemøtrikken sidelæns.
• Skruens akse er ikke parallel med de lineære føringer.
• Lejesæderne eller akselskuldrene matcher ikke endestøttens-mål.
• Monteringsbolte spændes, før samlingen får lov til at selv-justere.

Forskydning giver ofte et drejningsmoment, der ændres med skruens position. For eksempel kan aksen let rotere nær den ene ende, men blive stram nær midten eller den modsatte ende.

I den situation fjerner øget motoreffekt ikke den mekaniske årsag. Det kan tillade maskinen at fortsætte med at bevæge sig, mens sliddet på møtrikken, støttelejer og kobling accelererer.

11. Støttelejer kan også øge momentet

Højt drejningsmoment er ikke altid forårsaget af kuglemøtrikken. Faste-endestøtteenheder bruger almindeligvis vinkel-kontaktlejer til at kontrollere aksial bevægelse. Deres lejearrangement og forspænding påvirker rotationsmodstanden.

Støtte-lejemoment kan blive for stort på grund af:

• For stor lejeforspænding
• Forkert lejeorientering
• Overspændt låsemøtrik
• Upassende fedtmængde
• Forkert leje-sædetilpasning
• Forurening eller lejeskade
• Faste og understøttede ender tvinges ud af justering

Hvis kugleskruen roterer jævnt, før støttelåsemøtrikken spændes, men bliver stram bagefter, skal støtte-lejesamlingen kontrolleres, før kuglemøtrikken udskiftes.

12. Startmoment i vandrette og lodrette akser

Vandret akse

På en vandret akse bærer de lineære føringer normalt vægten af ​​det bevægelige bord. Kugleskruens startmoment bestemmes hovedsageligt af acceleration, proceskraft, styremodstand og intern systemmodstand.

Lodret akse

På en lodret akse skal motoren også overvinde tyngdekraften under opadgående bevægelse. Startmomentet kan derfor være væsentligt højere end på en ellers tilsvarende vandret akse.

En lodret akse kan køre tilbage-, når motorens drejningsmoment fjernes. Momentberegning erstatter ikke behovet for en passende motorbremse, modvægt eller mekanisk last-holdesystem.

13. Sådan måles kugleskruens trækmoment

Trækmoment måles bedst under en klart defineret tilstand. Registrer, om målingen kun omfatter kuglemøtrikken, støttelejer, tætninger, kobling eller hele maskinaksen.

En praktisk inspektionsprocedure er:

1. Gør maskinen sikker og fjern eksterne proceskræfter.
2. For lodrette akser skal lasten understøttes mekanisk, før motoren eller bremsen afbrydes.
3. Afbryd motoren eller koblingen, hvis testen er beregnet til at isolere den mekaniske enhed.
4. Brug et passende instrument til måling af drejningsmoment i lavt-område på skrueenden.
5. Drej skruen langsomt i fremadgående retning, og optag den første top.
6. Fortsæt med at rotere ved en stabil lav hastighed og noter det kørende drejningsmoment.
7. Gentag testen i modsat retning.
8. Mål på flere positioner langs det brugbare slag.
9. Gentag, når smøremidlet og samlingen har nået en stabil temperatur.

Målingen bør gentages under de samme forhold, når man sammenligner forskellige skruer eller overvåger ændringer over tid.

Motorstrøm kan give nyttige tilstandsoplysninger, men den er ikke automatisk lig med kugleskruens drejningsmoment. Konvertering kræver motorens drejningsmoment konstant og skal tage højde for drevet, motoren, koblingen og den komplette aksetilstand.

14. Sådan fortolkes målingen

Ensartet drejningsmoment over hele slaget

Konsekvent modstand kan indikere normal forspænding, tætningsmodstand eller smøremodstand. Sammenlign værdien med produkt- eller maskinspecifikationen.

Én stram position

En lokal stigning i drejningsmomentet kan indikere akselskade, forurening, løbebanedefekter, lokal bøjning eller installationsforvrængning.

Drejningsmomentet øges mod den ene ende

Dette kan indikere forskydning af støtte-enheden, forskydning af møtrik-hus eller tab af parallelitet mellem kugleskruen og lineære styr.

Momentet er højt i begge retninger efter montering af støtte

Kontroller den faste-endelejeforspænding, låsemøtrik, lejepasning og justering af de to støtteenheder.

Startmomentet er højt, når det er koldt, men falder efter flere cyklusser

Smøremidlets viskositet og tætningsstivhed kan være medvirkende. Bekræft, at fedtet er egnet til den laveste driftstemperatur.

Køremomentet fortsætter med at stige

En fortsat stigning er mere bekymrende end et kort starttop. Stop og inspicér for smøreproblemer, for stor forspænding, fejljustering, lejeskade eller unormal varme.

15. Normal modstand eller et problem?

Observation	Mulig fortolkning
Glat og ensartet modstand	Kan være normal forspænding, tætning eller smøremiddelmodstand
Kort opstartsforøgelse ved lav temperatur	Kontroller smøremidlets temperaturklassificering og fedtmængde
Pludselig stramt punkt i samme position	Inspicer justering, forurening og løbebanetilstand
Momentændringer efter tilspænding af møtrikhuset	Mulig møtrik-husforskydning
Momentændringer efter tilspænding af støttemøtrikken	Muligt support-bearing preload problem
Højt køremoment med stigende temperatur	Stop og inspicér hele samlingen

16. Hvilket moment skal bruges til motorvalg?

Motorvalg bør ikke kun bruge startmoment eller kun køremoment. Den komplette bevægelsescyklus skal kontrolleres.

• Motorens maksimale drejningsmomentskal dække opstart, acceleration, deceleration og korte proces-kraftspidser.
• Kontinuerligt drejningsmomentskal dække vedvarende bevægelses- og holdeforhold, hvor det er relevant.
• RMS drejningsmomentskal forblive inden for motorens termiske kapacitet over hele driftscyklussen.
• Tilgængeligt drejningsmoment ved driftshastighedskal kontrolleres fra motorens drejningsmoment-hastighedskurve.

Tilføjelse af en sikkerhedsfaktor er nyttig, men den bør ikke bruges til at skjule ukendt mekanisk modstand. Kugleskruemodstand, støtte-lejemoment, styremodstand og eksterne kræfter bør estimeres eller måles separat, hvor det er muligt.

17. Fejlfinding For stort startmoment

Hvis startmomentet er højere end forventet, skal du kontrollere systemet i denne rækkefølge:

1. Bekræft, om aksen er vandret eller lodret, og om belastningsberegningen er korrekt.
2. Tjek acceleration, motorhastighed og bevægelses-profilindstillinger.
3. Bekræft kuglemøtriktypen og specificeret forspænding.
4. Efterse smøremiddeltype, mængde, tilstand og temperaturområde.
5. Tjek tætninger og viskere for skader eller forurening.
6. Drej kugleskruen, før du forbinder møtrikhuset for at identificere samlingsændringer.
7. Tjek den faste-endelejeforspænding og låsemøtrikkens tilstand.
8. Kontroller justeringen mellem motor, kobling og kugleskrue.
9. Kontroller paralleliteten mellem kugleskruen og det lineære styresystem.
10. Mål drejningsmomentet i flere positioner og i begge retninger.

Udskiftning af motoren med en større model bør ikke være den første reaktion på uforklarligt drejningsmoment. Hvis den mekaniske modstand er unormal, kan en stærkere motor kun forsinke fejl, samtidig med at belastningen på koblingen, møtrikken og støttelejerne øges.

Konklusion

Kugleskruens startmoment er normalt højere end konstant kørende moment, fordi motoren skal starte bevægelse, accelerere de bevægelige og roterende komponenter og overvinde den indledende modstand fra forspænding, tætninger, smøremiddel og støttelejer.

Forskellen skal være jævn, gentagelig og i overensstemmelse med den valgte kugleskrue og maskindesign. Stor drejningsmomentvariation, lokale snævre steder, stigende løbemoment eller overdreven varme bør ikke afvises som normal brud-i adfærd.

Pålidelig evaluering kræver, at den eksterne belastning, acceleration, kugleskruemodstand, støtte-lejemodstand og fuldstændig maskinjustering skal overvejes separat. Dette gør det muligt at vælge den korrekte motor og identificere mekaniske problemer, før de forårsager for tidligt slid.

DLY forsyningerkugleskrueri forskellige diametre, ledninger, møtrikstrukturer, forspændingsforhold og nøjagtighedsgrader. Slutbearbejdning og tilpassede støtteenheder kan også bekræftes i henhold til maskinens layout.

For rutinemæssig inspektion og pleje, seVedligeholdelsesvejledning til rullet kugleskrue.

← Tilbage til DLY Blog