Navrhování:Lineární vedení:Výpočet a dimenzování

Z Monorail wikipedie
Přejít na: navigace, hledání

Základy

Nároky na přesnost, jakost povrchu a krátké obráběcí časy stále narůstají. Proto se valivá vedení v moderním strojírenství stále častěji určují podle povolené elastické deformace. Pro dimenzování valivých vedení z toho vyplývají tyto kroky:

  • určení vnějších sil a momentů,
  • rozdělení sil a momentů na jednotlivé vodicí vozíky,
  • určení předpětí a deformace,
  • výpočet životnosti,
  • výpočet statické nosnosti.

Životnost může být omezena jak únavou materiálu, tak také poškozením valivé plochy na základě vlivů okolí. Přejetí po povrchu vede k únavě materiálu a tím k poškození valivé dráhy a valivých těles. Je-li síla na valivé plochy známa, může se únavová životnost vypočítat podle DIN ISO 281 resp. 636. Otěr valivých ploch bude určen především mazáním, znečištěním, stlačením ploch a velikostí relativních pohybů zatížených povrchů. Vypočítaná životnost se může díky dalším rizikům selhání nebo jiným aspektům, které ruší záruku, snížit.

Obrázek DF 0072

V následujících odstavcích je popsáno zjištění únavové životnosti. Pro otěrovou životnost zatím ještě neexistuje na základě neurčitelných veličin vlivu jednotná výpočetní metoda.

Výpočet životnosti

Určení vnějších sil a momentů

Vnější síly působící na systém vedení jsou určeny silovými složkami Fax, Fay a Faz se souřadnicemi působení síly Xa, Ya a Za. Hmota m se složkami zrychlení ax, ay a az vede k zatížení systému vedení silovými složkami hmoty Fmx, Fmy a Fmz, které působí na souřadnice hmotného bodu Xm, Ym a Zm.

Fmx = - m · ax
Fmy = - m · ay
Fmz = - m · az

Čtyři síly působící k podélné ose stolu ΣFy, ΣFz jsou zachyceny přímo systémem vedení, síly v podélném směru ΣFx jsou přenášeny pohonem. Navíc by mohly zapůsobit ještě vnější momenty Max, May a Maz. Vnější síly Fax, Fay a Faz a síly hmoty Fmx, Fmy a Fmz vedou ve spojení s jejich odpovídajícími body působení také k momentům. Bod působení síly podélného pohonu Ysp a Zsp ovlivňuje velikost momentů na systém vedení.

Rozdělení sil a momentů na jednotlivé vodicí vozíky MONORAIL

K výpočtu bočních sil Fjy a tahově tlakových sil Fjz na každý vodicí vozík (j = 1…n) je nutná podélná vzdálenost vodicího vozíku K a příčná vzdálenost vodicího vozíku (rozchod kolejnic) Q. Kromě toho je nutno zohlednit konstrukční uspořádání vodicích vozíků a vodicí kolejnice v osách.

Určení předpětí a deformace

Podmínky provozu, ale také požadavky na tuhost strojního vedení určují třídu předpětí vedení MONORAIL od firmy SCHNEEBERGER. Předpětí V1, V2 nebo V3 nezvyšuje jenom tuhost, nýbrž navíc zatěžuje valivé plochy, dokud působí předpětí. Detaily k různým třídám předpětí viz Předpětí. Vnější síly působící na MONORAIL vedou k prodloužení vodicích vozíků. Diagramy tuhosti naleznete v produktovém katalogu MONORAIL a AMS od firmy SCHNEEBERGER.

Veličiny ovlivňující výpočet životnosti

Veličiny ovlivňující výpočet životnosti jsou síly působící na vodicí vozíky MONORAIL, zvolené předpětí, dynamická nosnost a pravděpodobnost dožití. Působí-li po celém posuvu konstantní síly, pak se vypočte životnost s ekvivalentní silou P. Mají-li se naproti tomu očekávat rozdílné síly, je nutno počítat s dynamicky ekvivalentní silou Pj.

Dynamicky ekvivalentní síla P

Pro výpočet životnosti je pro každý vodicí vozík MONORAIL (j = 1...n) nutná dynamická ekvivalentní síla Pj. Částky složek síly Fjy a Fjz působící na vodicí vozíky se algebraicky přičtou k efektivní síle Fj:

Fj = |FjY| + |FjZ|.

U aplikací, u nichž podléhají vodicí vozíky kombinovaným zatížením sil a momentů, např. v případě použití jednoho vozíku nebo u systémů pouze s jednou vodicí kolejnicí, se dynamicky ekvivalentní síla zjistí podle vzorce:

Fj = |FjY| + |FjZ| + C · |Mj|/MQL .