האם בורג כדור יכול להחזיק עומס אנכי? מדריך בטיחות

ציר מכונה אנכי עשוי לעצור במדויק בזמן שהמנוע מופעל ועדיין להיות לא בטוח ברגע שהחשמל יוסר. הסיבה פשוטה: בורג כדורי יכול לתמוך ולהזיז עומס אנכי כשהוא בגודל נכון, אבל מגע הגלגול היעיל שלו מאפשר בדרך כלל לעומס להניע את הבורג לאחור.

עבור אנכיבורג כדוריציר, קיבולת עומס ואחיזת עומס הן אפוא שתי שאלות עיצוביות שונות. הבורג, האום, מיסבי התמיכה והמנוע חייבים לשאת את כוח ההפעלה, בעוד שבלם או מכשיר עצמאי אחר חייבים לשלוט בתנועה לא מכוונת כלפי מטה במהלך הפסקת חשמל, עצירת חירום או תקלת כונן.

הבחנה זו חשובה בצירי CNC Z, שולחנות הרמה, תחנות אריזה אנכיות, ציוד בדיקה, מכונות הרכבה ומערכות אחרות בהן כוח הכבידה פועל באופן רציף על המסה הנעה.

יכולת עומס אנכי

בורג כדורי יכול לשאת ולמקם עומס אנכי בתוך גבולות העומס הצירי, החיים, המהירות והקשיחות שלו. עם זאת, אין להתייחס אליו כאל התקן נעילה עצמית-. כאשר מומנט ההנעה נעלם, כוח הכבידה מפעיל כוח צירי על האום. מכיוון שמגע מתגלגל מייצר חיכוך נמוך, כוח צירי זה יכול ליצור מומנט הפוך ולסובב את הבורג.

התשובה המעשית:בורג כדורי יכול לשאת עומס אנכי, אבל הציר השלם זקוק לשיטת החזקת עומס- מאומתת אם ירידה בלתי מבוקרת עלולה לגרום נזק למכונה או לפצוע אדם.

מומנט החזקת המנוע יכול לשמור על מיקום בזמן שהכונן נשאר מופעל. הוא אינו מספק את אותה הגנה לאחר אובדן חשמל. באופן דומה, אום טעון מראש משפר את הקשיחות הצירית ומפחית את החזרה, אך הוא אינו גורם לבורג הכדורי להינעל באופן מהימן-.

מדוע מתרחשת נהיגה לאחור

בורג כדורי נועד להמיר סיבוב מנוע לתנועה ליניארית יעילה. אותו מנגנון יכול לעבוד הפוך: כוח צירי על האום יכול לייצר סיבוב בציר הבורג. זה ידוע בשם נהיגה לאחור.

הנטייה להנעה לאחור מושפעת ממספר גורמים:

עוֹפֶרֶת:מוביל גדול יותר מייצר בדרך כלל יותר מומנט הפוך עבור אותו עומס צירי.
יעילות הפוכה:מגע גלגול יעיל הופך תנועה לאחור לקלה יותר מאשר עם בורג הזזה-עם חיכוך גבוה.
מסה נעה:השולחן, הכלים, חומר העבודה והמנגנונים המחוברים כולם תורמים לעומס הכבידה.
האצה והאטה:כוח דינמי יכול לעלות על הכוח שנגרם על ידי כוח הכבידה בלבד.
כוח תהליך חיצוני:כוחות חיתוך, לחיצה או טיפול עשויים לפעול עם או נגד כוח הכבידה.
כונן-אבידות ברכבת:אטמים, מיסבים, מובילים והמנוע מוסיפים התנגדות, אך אין להשתמש בהתנגדות משתנה זו כבלם בטיחות.

כיוון השרשור לא פותר את הבעיה. בורג שמאלי- הופך את הקשר בין סיבוב הבורג לבין מהלך האגוזים, אך כוח הכבידה עדיין יכול להניע אותו לאחור בכיוון הסיבוב המתאים.

כוח כבידה ומומנט הפוך

ההערכה הראשונה היא הכוח כלפי מטה שנוצר על ידי המסה הנעה הכוללת:

F_g = m × g

שבו F_gהוא כוח הכבידה בניוטון, m הוא המסה הנעה הכוללת בקילוגרמים ו-g הוא בערך 9.81 מ'/ש"ר.

לאחר מכן ניתן לבטא מומנט הפוך משוער בציר הבורג כך:

T_{בְּחֲזָרָה} ≈ F × P × η_r ÷ (2π)

איפה ט_{בְּחֲזָרָה}הוא מומנט הפוך ב-N·m, F הוא כוח צירי בניוטון, P הוא עופרת בורג במטרים לסיבוב ו-η_rהיא יעילות הפוכה.

לדוגמה, מכלול נע של 120 ק"ג מייצר כ-1,177 N של כוח כבידה. עם מוביל של 10 מ"מ ויעילות הפוכה משוערת של 0.85, מומנט הכבידה המשוער- הנוצר הוא בערך 1.59 ננומטר:

T_{בְּחֲזָרָה} ≈ 1,177 × 0.010 × 0.85 ÷ (2π) ≈ 1.59 N·m

זו רק הערכת כוח המשיכה. גודל הבלמים והמנוע חייב להתחשב גם בתאוצה, כוח תהליך, יחס העברה, אינרציה של הרכיבים, שינוי יעילות, זמן עצירה נדרש ומקדם בטיחות מתאים. יש לבדוק את הבלם שנבחר באמצעות נתוני מומנט האחזקה המותרים של היצרן,-הפסקת חירום, זמן חיבור ונתוני חיי שירות-.

טען-שיטות אחזקה

שִׁיטָה	פונקציה עיקרית	הגבלה חשובה
סרוו מחזיק מומנט	שומר על מיקום פיקודי בזמן שהכונן מופעל ושולט במנוע.	לא מכשיר עצמאי לכיבוי-.
בלם מחזיק מנוע	מחזיק את הציר לאחר עצירת המנוע או הסרת החשמל.	בלמים רבים לא נועדו לספוג עצירות חוזרות ונשנות במהירות מלאה-.
בלם ציר או מהדק	פועל ישירות על הציר הנעים או המסילה ויכול לספק ריסון עצמאי.	יש לוודא התקנה, ניטור שחרור ואנרגיית עצירה מותרת.
משקל נגד או מאזן	מפחית את עומס הכבידה נטו, מומנט המנוע ואחיזת בלמים.	הוא מפחית את חוסר האיזון אך אינו מספק אוטומטית פונקציית בטיחות מלאה.
התקן בטיחות משני	תופס או מרסן את העומס אם הכונן הראשי או הבלם נכשלים.	התאמתו תלויה בהערכת הסיכון של המכונה ובביצועי הבטיחות הנדרשים.

רצף בקרה נפוץ הוא להשאיר את הסרוו מופעל בזמן שהבלם משתחרר, להזיז את הציר, לעצור תחת בקרת סרוו, להפעיל את הבלם ורק אז להסיר את מומנט המנוע. שחרור הבלם לפני שהמנוע ביסס מומנט החזקה יכול לאפשר ירידה קצרה אך מזיקה. יש לאמת את הלוגיקה של התזמון והמשוב במהלך ההפעלה תחת העומס המרבי הצפוי.

תנאי כוח ציר אנכי

חישוב ציר אנכי- נכון מפריד בין תנאי ההפעלה השונים במקום לבדוק רק את המשקל הסטטי.

מַצָב	שיקול כוח	בדיקת עיצוב
יַצִיב	כוח הכבידה וכל כוח תהליך מתמשך	יכולת אחיזת בלמים ועומס צירי סטטי
מאיץ כלפי מעלה	כוח הכבידה בתוספת כוח תאוצה וחיכוך	שיא מומנט המנוע ועומס הברגים המרבי
נע במהירות קבועה	כוח משיכה, חיכוך וכוח תהליך	מומנט מנוע רציף וחובה תרמית
תנועה מבוקרת כלפי מטה	כוח הכבידה מניע את הציר בעוד המנוע מווסת את הירידה	פעולה רגנרטיבית, יכולת הנעה ובקרת מהירות יתר
אובדן חשמל או תקלה	כוח כבידה בלתי נשלט עד להפעלת הריסון	תגובת בלמים, מרחק עצירה והגנה משנית

העומס הצירי הממוצע במהלך מחזור עבודה משמש לחישוב חיי בורג כדורי, בעוד שעומס ההפעלה הגבוה ביותר חייב להישאר בגבולות הסטטיים והדינמיים הרלוונטיים. אלה נפרדים מחישוב הבלמים-.

כיוון בורג ותמיכה בקצה

כאשר פריסת המכונה מאפשרת זאת, הצבת המיסב הקבוע וקצה ההנעה מעל האום הנע יכולה לשמור על מתח רב יותר של הבורג תחת כוח הכבידה. בורג שנטען בעיקר במתח אינו נתון להתכווצות עמודה באותו אופן כמו בורג ארוך שנדחף בדחיסה.

אם העומס האנכי מציב את הפיר בדחיסה, יש לבדוק את קוטר השורש, האורך הלא נתמך ומצב התמיכה הקצה-. זה מכוסה בנפרד בחישוב פיתול של בורג כדור. כמו כן, יש לבדוק את הבורג לגבי מהירות קריטית, כושר נשיאה-תמיכה ויישור.

סידור בורג מסתובב- טיפוסי משתמש ביחידת מיסבים קבועה בקצה ההנעה כדי לשלוט במצב צירי ורדיאלי, עם מיסב תומך בקצה הנגדי כדי לאפשר סיבוב יציב. סידור התמיכה בפועל צריך להתאים לעיבוד הקצה- של הציר, למהירות, לעומס הצירי ולקשיחות הנדרשת.

שגיאות עיצוב נפוצות

בהנחה שסרוו נייח הוא בלם -כיבוי:מומנט הבקרה נעלם כאשר הכונן אינו יכול לספק חשמל.
שימוש בטעינה מראש כתכונת בטיחות:טעינה מוקדמת משפרת את הקשיחות ואת ביצועי החזרה, לא החזקת עומס אמינה.
בחירת בלם מתוך מומנט הכבידה בלבד:אנרגיית עצירת חירום, עיכוב חיבור ועומס דינמי מרבי עשויים לשלוט בבחירה.
התעלמות הכוללת מסה נעה:יש לכלול כלי עבודה, מתקנים, חלקי עבודה, כבלים ומנגנוני עזר.
בודק רק דירוג עומס של בורג:חיי אגוזים, התכווצות פיר, מיסבי תמיכה, מומנט מנוע, קיבולת צימוד וביצועי בלמים הם מגבלות שונות.
הפעלת הבלם בכל עצירה רגילה- במהירות גבוהה:בלם אחיזה עלול להישחק במהירות אם הוא משמש כבלם שירות, אלא אם כן הוא מדורג במיוחד עבור חובה זו.

מַסְקָנָה

בורג כדורי יכול לנוע ולתמוך בעומס אנכי, אך יעילות שידור גבוהה מאפשרת גם נהיגה לאחור. לכן עיצוב ציר אנכי- אמין מפריד בין בקרת תנועה לבין החזקת עומס. הבורג והמנוע שולטים בתנועה רגילה; הבלם, המהדק או ריסון אחר שולטים בעומס כאשר מומנט אינו זמין.

התכנון צריך לקחת בחשבון את המסה הנעה הכוללת, עופרת, מומנט הפוך, תאוצה, כוח תהליך, תגובת הבלמים וסידור התמיכה-. אסור להתייחס לטעינה מראש ולכיוון ההברגה כאל תחליף לבלם מאומת. כאשר ירידה לא מכוונת יוצרת סכנה משמעותית, יש לבחור מכשיר משני עצמאי באמצעות הערכת הסיכונים הרשמית של המכונה.