你知道嗎?溫潤(rùn)如君子的水,也可以變成鋒利無(wú)比的切割工具,這就是水刀。
水刀,又稱水切割,本名高壓水射流切割技術(shù)。上世紀(jì)80年代開(kāi)始,水切割被用于工業(yè)生產(chǎn)。它的最大特點(diǎn)是可以對(duì)任何材料進(jìn)行任意曲線的一次性切割。
因?yàn)樗枰瓿梢淮涡郧懈?,所以“定位”?duì)于水刀的使用至關(guān)重要。
1
困擾水刀設(shè)備用戶A的難題
基本工況
往復(fù)頻率70-80次/分鐘,往復(fù)行程200mm;
最高轉(zhuǎn)速2000RPM,最大軸向載荷10000N。
在這樣的工況下,滾珠絲杠軸向竄動(dòng)量達(dá)到2mm以上, 而水刀正常工作的定位精度最少需要在0.05mm以內(nèi)。2mm的竄動(dòng)值嚴(yán)重影響了水刀運(yùn)行中的定位。
該難題讓A公司苦惱不已,他也嘗試過(guò)更換軸承類型,但工作中很快發(fā)熱導(dǎo)致無(wú)法使用。
A公司嘗試向KIS提出了咨詢,希望KIS幫助他找到問(wèn)題的原因。
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KIS技術(shù)服務(wù)專家探究難題原因
“問(wèn)題的真相永遠(yuǎn)在現(xiàn)場(chǎng)”。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工況的反復(fù)研究,KIS發(fā)現(xiàn)該設(shè)備存在兩點(diǎn)可優(yōu)化的環(huán)節(jié):
#1
產(chǎn)品定位形式:
A公司目前采用的是兩端雙定位結(jié)構(gòu),其中一側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端內(nèi)圈端面通過(guò)隔圈與聯(lián)軸器直接接觸,這也導(dǎo)致了當(dāng)絲杠受到該側(cè)軸向力時(shí),作用力直接作用在聯(lián)軸器,而聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)決定其軸向是有一定的間隙,因此導(dǎo)致了軸向?qū)z杠并沒(méi)有形成足夠強(qiáng)的剛性支撐,從而導(dǎo)致了絲杠的竄動(dòng)。
軸承選型:
目前兩側(cè)選用雙列角接觸球軸承,該類型標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品軸向游隙在未加載狀態(tài)下的普通組在9-29um,平均軸向游隙在19um。
當(dāng)絲杠進(jìn)行左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的軸承載荷方向變換,會(huì)造成軸向竄動(dòng):
1)不可消除的軸向游隙會(huì)出現(xiàn)軸向竄動(dòng);
2)軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的滾動(dòng)體在滾道內(nèi)的不正常運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,也會(huì)造成軸承加速磨損疲勞。
從而最終影響其定位精度及大幅度縮短軸承壽命,嚴(yán)重影響水刀的正常使用。
#2
模擬分析
KIS通過(guò)專業(yè)軸承設(shè)計(jì)軟件模擬實(shí)際工況,分析得出:
按照客戶最初選型的產(chǎn)品得到的軸承預(yù)計(jì)壽命時(shí)間為823小時(shí)-862小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于A公司的對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定運(yùn)行的壽命需要。
3
KIS提供一套“量體裁衣"的解決方案
#1
更具剛性的產(chǎn)品定位形式:
絲杠的軸向剛性定位問(wèn)題是首先要解決的核心問(wèn)題,KIS推薦了一套保證軸向有足夠剛性支承的定位形式(下圖)。
這套定位形式的核心優(yōu)勢(shì)在于:
● 左右兩側(cè)分別采用高剛性的滾珠絲杠專用軸承,兩個(gè)方向的軸向力分別由每側(cè)軸承的兩組主要承受軸向載荷的角接觸球軸承組承擔(dān)。另一組角接觸球軸承主要承擔(dān)不大的徑向載荷。
● 該軸承的帶有預(yù)載配置,加上左右兩端配置的軸肩與擋圈的剛性預(yù)緊,可以很好的消除滾珠絲杠運(yùn)行過(guò)程中的軸向間隙。
更合適的軸承選型:
建議客戶選用KIS滾珠絲杠專用支撐軸承,采取背靠背配對(duì)使用。同時(shí)可結(jié)合工況下的空間尺寸,選用同類型中增加軸承座直徑和寬度的型號(hào),從而能更好的延長(zhǎng)軸承使用壽命。
#2
效果對(duì)比
通過(guò)軸承專業(yè)分析軟件,根據(jù)工況模擬的軸承預(yù)計(jì)壽命對(duì)比數(shù)據(jù)為:
823小時(shí)-862小時(shí)
VS
1401小時(shí)-3254小時(shí)
可以看到,軸承預(yù)計(jì)使用壽命最高是之前的3.77倍,很好的滿足A公司的需求。
原設(shè)計(jì)下的預(yù)計(jì)軸承使用壽命:
經(jīng)過(guò)KIS解決方案優(yōu)化后的預(yù)計(jì)軸承使用壽命
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