EN
AR
BG
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RU
ES
SV
TL
ID
UK
VI
HU
TH
TR
FA
AF
MS
SW
GA
CY
BE
KA
LA
MY
TG
UZ
Amikor a mérnökök golyóscsapszegeket választanak az összes elektromos műanyag-öntőgépekhez, a legtöbb figyelmet a csapszeg átmérőjére, menetemelkedésére és anyagtípusára fordítják. Azonban a csapszeg végeinél elhelyezett támasztási csapágyelrendezés ugyanolyan fontos – meghatározza a tengelyirányú merevséget, a kritikus forgási sebességet, a hőmérsékletváltozásból eredő megnyúlás viselkedését, és végül is a gép pozicionálási teljesítményét.
Egy rosszul kiválasztott csapágyelrendezés rezgést okoz magas sebességnél, túlzott hőterhelést és korai meghibásodást. Ez az útmutató részletesen bemutatja a négy szabványos támasztási elrendezést, és elmagyarázza, melyiket érdemes használni az egyes műanyag-öntőgép tengelyekhez.
Miért fontosak a támasztócsapágyak
A golyóscsavarok hosszú, vékony tengelyek, amelyeket axiális terhelés ér. Megfelelő végtámasztás nélkül két alapvető problémával küzdenek:
1. Axilis deformáció terhelés alatt
Amikor a csavar tolja vagy húzza a terhet, a tengely maga rugalmasan összenyomódik vagy megnyúlik. Ez közvetlenül csökkenti a pozícionálási pontosságot. A támasztócsapágyaknak ezt az axiális elmozdulást kell ellenállniuk maximális merevséggel.
2. Oldalirányú rezgés (forgó rezgés) magas sebességnél
Ahogy a csavar fordulatszáma nő, a centrifugális erők miatt a tengely kifelé görbül – ezt a jelenséget „csavarforgásnak” vagy „golyóscsavar-forgásnak” nevezik. A kritikus fordulatszám elérésekor a rezgés olyan erős lesz, hogy károsíthatja a anyacsavart, a csapágyakat és magát a csavartengelyt is. A támasztócsapágy típusa és a támasztási távolság közvetlenül meghatározza a kritikus fordulatszámot.
Az üregelő szerszámoknál mindkét probléma lényeges:
- Záró tengelyek : Nagy axiális terhelés → a merevség döntő fontosságú
- Beöntő tengelyek : Magas sebesség + mérsékelt terhelés → a merevség és a kritikus fordulatszám is számít
- Kivetítési tengelyek : Közepes sebesség, kis terhelés → gazdaságos szabványos megoldások jól működnek
A négy szabványos támasztási konfiguráció
1. Rögzített–szabad (konzol)
Leírás: Az egyik végét rögzített csapágykészlet (szögelfordulásos vagy tolócsapágyak) tartja; a másik végén egyáltalán nincs támasztás.
Merevség: Legalacsonyabb — a csavar konzolgerendaként viselkedik
Kritikus forgási sebesség: Legalacsonyabb — csak kb. 15%-a a rögzített–támasztott típusénak
Hőmérsékleti kiterjedés: A szabad vég lehetővé teszi a kiterjedést korlátozás nélkül
Költség: Legkisebb
Hol használják:
- Nagyon rövid lökethosszú alkalmazások
- Függőleges tengelyek, ahol a csavart lefelé függesztik
- Kis terhelésű, alacsony sebességű alkalmazások
Öntési formázási alkalmazás:
Ritkán használják főtengelyeken. Néha kis segéd-tengelyeken fordul elő, például mikroformázókban a fúvóka érintésekor. Nem ajánlott bármely főtengelyhez.
2. Kétoldali támaszolás (egyszerűen támasztott)
Leírás: Mindkét vég radialellátású csapágyakkal (mélyhornyú golyóscsapágyakkal) van ellátva, amelyek radírálisan helyezik el a csavart, de axiális szabad mozgást engednek.
Merevség: Alacsony – nincs axiális megszorítás
Kritikus forgási sebesség: Közepes – mindkét vég radírálisan támasztott
Hőmérsékleti kiterjedés: Mindkét vég axiálisan szabadon mozoghat, így a hőtágulás teljesen szabad
Költség: Az
Hol használják:
- Szállító tengelyek és szállítószalagok
- Alacsony pontosságú pozícionálás
- Olyan alkalmazások, ahol a hőmérsékletváltozásból adódó hosszváltozás a fő szempont
Öntési formázási alkalmazás:
Nem alkalmas precíziós tengelyekhez. A teljes hiányzó tengelyirányú merevség miatt a pontos pozicionálás lehetetlen.
3. Rögzített–támasztott (leggyakoribb)
Leírás: Az egyik végén rögzített csapágyrendszer található (szögelfordulásra érzékeny csapágyak, dupla vagy tripla felszerelés), amely mind a sugárirányú, mind a tengelyirányú terheléseket elviseli. A másik végén egyszerű sugárirányú támasztócsapágy van, amely lehetővé teszi a tengelyirányú elmozdulást.
Merevség: Magas – a rögzített vég biztosítja a tengelyirányú helyzet meghatározását
Kritikus forgási sebesség: Magas – mindkét vég sugárirányban támasztott
Hőmérsékleti kiterjedés: A szabad vég lehetővé teszi a kiterjedést a támasztott oldal felé
Költség: Mérsékelt
Hol használják:
- Legáltalánosabb pozicionálási feladatok
- Közepes–magas sebességű tengelyek
- Alkalmazások jelentős hőmérséklet-ingadozással
Öntési formázási alkalmazás:
Ez az alapbeállítás a legtöbb befecskendezési tengelyhez. A rögzített vég a meghajtó/motor oldalon van felszerelve; a támasztott vég mozgatható, hogy kompenzálja a hőmérséklet-változásból adódó kiterjedést. Ez kiegyensúlyozza a merevséget, a sebességképességet és a hőkezelést.
4. Rögzített–rögzített (mindkét vég merev)
Leírás: Mindkét vég rögzített csapágykészlettel rendelkezik (egymással szemben előfeszített szögelfordulásos csapágyak), így a csavart mindkét végén teljesen megfékezi az axiális irányban.
Merevség: Legmagasabb — a mindkét vég axiális rögzítése kétszeres hatékony merevséget eredményez
Kritikus forgási sebesség: Legmagasabb — akár négyszeres is lehet a rögzített–szabad konfigurációnál
Hőmérsékleti kiterjedés: Teljesen megkötött → a hőtágulás nyomófeszültséggé válik
Költség: Legmagasabb — több csapágy, bonyolultabb összeszerelés, előfeszítés-beállítás szükséges
Hol használják:
- Ultra magas pontosságú gépgyártó berendezések
- Gyors, nagy gyorsulású tengelyek
- Olyan alkalmazások, amelyek maximális merevséget igényelnek
Öntési formázási alkalmazás:
Használható nagypontosságú befogó tengelyek nagy teljesen elektromos gépekhez, ahol a maximális merevség elengedhetetlen. A kompromisszum az, hogy a hőmérséklet-emelkedés miatti kiterjedés korlátozott, így belső nyomóerők keletkeznek. Ennek kezelésére hűtött csavarokra, nagyon szigorú hőmérséklet-szabályozásra vagy gondos csapágy-előterhelés-kiszámításra van szükség a túlterhelés elkerülése érdekében.
Adagolószivattyús tengely alapján történő konfiguráció-választás
Zárótengely
Ajánlott: Rögzített-támasztott (szabványos) vagy rögzített-rögzített (nagypontosságú)
A befogó tengely viseli a legnagyobb axiális terhelést, és maximális merevséget igényel, hogy megakadályozza a formahulladékot (flash) és a forma részvonalának egyezetlenségét.
-
Szabványos gépek → rögzített-támasztott kivitel: Elegendő merevség a legtöbb befogási feladathoz. A magas ciklusszám miatti hőmérséklet-emelkedésből eredő kiterjedés a támasztott végén kompenzálódik. Ez a leggyakoribb beállítás kb. 350 tonnás gépekig.
-
Nagy méretű / nagy pontosságú gépek → Rögzített-Rögzített: 500 tonnánál nagyobb gépekhez, illetve az ultrapontos alkatrészek gyártásához a rögzített-rögzített kialakítás biztosítja a legmagasabb axiális merevséget. A csavar mindkét végén teljesen rögzített, így nincs axiális játszás. Ezt a kialakítást majdnem mindig hűtött csavarral kell ellátni a hőmérséklet-változásból származó megnyúlás kezelésére, mivel a kibővülést nem enyhíti lebegő vég.
Befecskendező tengely
Ajánlott: Rögzített-Támasztott
A bejuttatási tengelynek magas sebességre (gyors bejuttatáshoz) és jó pozícionálási pontosságra (adagmennyiség-egyezés érdekében) is szüksége van.
- Rögzített vég a motor / meghajtó oldalon
- Támasztott vég a bejuttatási dugattyú oldalon
- A hőmérséklet-változásból származó megnyúlás a henger előre mutató irányába történik, ami elfogadható, mivel a végső bejuttatási pozíciót a rögzített véghez csatlakozó szervó-encoderek szabályozzák
A rögzített-támaszolt kivitel kiváló kritikus sebességet biztosít a gyors befecskendezési ütemekhez, miközben lehetővé teszi a hőtágulás elnyelését a nem hajtott végén. Ez az univerzális szabvány a befecskendezési tengelyekre minden gépméret esetében.
Kifecskendező tengely
Ajánlott: Rögzített-Támasztott
A kifecskendező tengelyek mérsékelt sebességgel és terheléssel működnek. A rögzített-támaszolt kivitel több mint elegendő merevséget és sebességképességet biztosít.
- Rögzített vég a hajtási oldalon
- Támaszolt vég a kifecskendező lemez oldalán
- A hőmérséklet-emelkedés minimális a kisebb üzemi ciklus miatt
Néhány kisebb gép költségmegtakarítás érdekében támaszolt-támaszolt kivitelt alkalmaz a kifecskendező tengelyeken, de ez nem ajánlott precíziós kifecskendezési alkalmazásokhoz.
Befecskendező egység eltolása
Ajánlott: támaszolt-támaszolt vagy rögzített-támaszolt
A fúvóka érintése / befecskendező egység eltolása a legalacsonyabb pontossági igényű tengely. A támaszolt-támaszolt kivitel elegendő és költséghatékony. A magasabb szintű gépek enyhén jobb fúvóka-érintési ismételhetőség érdekében rögzített-támaszolt kivitelt alkalmaznak.
Minden konfigurációban használt csapágytípusok
Rögzített végi csapágyak
A rögzített végnek mindkét irányban képesnek kell lennie a sugárirányú és a tengelyirányú terhelések elviselésére. A szabványos megoldás duplex szögelfordulásos golyóscsapágyak arcfelület-arcfelület (DF) vagy hát-hát (DB) elrendezésben.
- DF (arcfelület-arcfelület) elrendezés : Jó a torzulási toleranciája, alacsonyabb nyomatékkeménység
- DB (hát-hát) elrendezés : Magasabb nyomatékkeménység, jobb nagy sebességű működéshez
- Triplex készletek (kettő + egy) nagyon nagy axiális terhelések esetén használatos, gyakori nagy befogó tengelyeken
A ferde érintkezésű csapágyakat általában gyári előfeszítéssel látják el, hogy kiküszöböljék a belső játékot és maximalizálják a merevséget. A gyakori előfeszítési osztályok: könnyű, közepes és erős – az alkalmazás terhelési igényeihez igazítva.
Támasztott végcsapágyak
A támasztott vég csupán sugárirányú helyzetmeghatározást igényel; axiális lebegés szükséges. Mélyású gömbbárkány ezek a szabványos választások. Jól viselik a sugárirányú terheléseket, és lehetővé teszik, hogy a csavarorsó axiálisan elcsússzon a csapágy belső gyűrűjén, amikor hőtágulás következik be.
Egyes támasztott végű csapágyak hengeres gördülőcsapágy-konstrukciót használnak magasabb sugárirányú terhelési kapacitás érdekében, de mélyhornyú golyóscsapágyak a leggyakoribbak az üzemanyag-nyomó gépekben.
Kritikus fordulatszám: Miért fontos a konfiguráció
A kritikus fordulatszám az a percenkénti fordulatszám (RPM), amelynél a csavar oldirányú rezgésbe (forgó rezgés) kezd, és rezonanciába kerül. A kritikus fordulatszámhoz közeli vagy annak elérése súlyos rezgést, zajt és gyorsult kopást okoz.
A kritikus sebesség képlete erősen függ a támaszolási konfigurációtól:
táblázat
| Konfiguráció | Kritikus sebesség tényező | Rögzített-szabad viszonylatban |
|---|---|---|
| Rögzített–Szabad | 1.0× | Alapvonal |
| Támaszolt-támaszolt | 3.7× | 3,7× magasabb |
| Rögzített–Támasztott | 4.5× | 4,5× magasabb |
| Fix-Fix | 6.0× | 6,0× magasabb |
Egy 40 mm átmérőjű, 1500 mm hosszú csavarnál:
- Rögzített-szabad → kb. 800 fordulat/perc (túl lassú befecskendezéshez)
- Rögzített-támaszolt → kb. 3600 fordulat/perc (megfelelő a legtöbb befecskendezési tengelyhez)
- Rögzített–rögzített → kb. 4800 fordulat/perc (nagysebességű csomagolóberendezések)
Ezért a rögzített–támasztott konfiguráció a minimálisan elfogadható beállítás az injekciós tengelyekhez – bármilyen alacsonyabb szint egyszerűen nem éri el a szükséges sebességeket veszélyes rezgés nélkül.
Hőmérsékletváltozás és csapágytervezés
A hőtágulás jelentős tényező a csapágykonfiguráció kiválasztásakor.
Rögzített–támasztott hőviselkedés:
A csavar a támasztott vég felé nő, amelynél lebegő csapágy található. Ebből nem keletkezik további feszültség. Ez hőmérsékletileg stabil és hibatűrő.
Rögzített–rögzített hőviselkedés:
Mindkét vég mereven rögzített, ezért a hőtágulás nyomóerőt fejt ki a csavar mentén. Ez az erő hozzáadódik a csapágy előfeszítéséhez, és okozhatja, hogy:
- Túlterhelődjön a csapágy, csökkentve élettartamát
- A csavar enyhén meggörbüljön, csökkentve pontosságát
- Növeli a súrlódást és a hőfejlesztést
Megoldások a rögzített–rögzített hőmérsékleti problémákra:
- Hűtött csavarok — üreges tengely, amelyen keresztül hűtőfolyadék kering, így állandó hőmérsékletet biztosít
- Pontos előfeszítés-számítás — az elsődleges csapágy-előfeszítést olyan alacsonyra állítják be, hogy a hőmérséklet-emelkedés ne haladja meg a biztonságos határokat
- Egy félig rögzített vég — kompromisszumos megoldás, amelynél az egyik vég rugós csapágyakkal korlátozott axiális elmozdulásra képes
Gyakorlati telepítési tanácsok
-
A párhuzamosság kritikus fontosságú A csavar tengelyének és a csapágyfészkeknek a párhuzamossági hiánya kötést, túlzott súrlódást és korai csapágyhibát eredményez. A felszerelés során pontos igazítóeszközöket kell használni.
-
A csapágy előterhelése megfelelőnek kell lennie A túl kis előterhelésű csapágyak belső játékot mutatnak → holtjáték és csökkent merevség. A túl nagy előterhelésű csapágyak túlmelegednek és gyorsan kopnak. Mindig kövesse a gyártó nyomatékspecifikációit.
-
A reteszelő anyákat megfelelően kell rögzíteni A csapágy előterhelését beállító tengelyreteszelő anyát biztosító csavarral vagy reteszelő lemezzel kell rögzíteni. A gép működése közben fellépő rezgés lazíthatja a megfelelően rögzítetlen reteszelő anyákat, ami katasztrofális előterhelés-vesztést eredményez.
-
Védje meg a szennyeződésektől Az öntőműhelyekben műanyag por, olajköd és hűtővíz fordul elő. A csapágytömítéseknek az adott környezethez kell megfelelniük. Fontolja meg külső labirintus-tömítések vagy védőburkolatok alkalmazását további védelem érdekében.
-
A kenés helyes elvégzése A támasztócsapágyak megfelelő kenőanyagot igényelnek – ne legyen túl sok (a keverés hőt okoz), de ne is legyen túl kevés (a fémes érintkezés kopást okoz). Kövesse a gyártó által ajánlott kenőanyag-mennyiséget és újraolajozási időközt.
Összegzés
A golyós menetes tengely támasztócsapágyainak elrendezése egy alapvető mérnöki döntés, amely befolyásolja az merevséget, a sebességképességet, a hőviselkedést és a szolgáltatási élettartamot minden tengelyen egy teljesen elektromos műanyag öntőgépen.
Gyorsreferencia a műanyag öntéshez:
- Zárótengely : Rögzített–támasztott (szabványos) vagy rögzített–rögzített (magas pontosságú / nagy tonnás)
- Befecskendező tengely : Rögzített–támasztott (univerzális szabvány)
- Kifecskendező tengely : Rögzített–támasztott
- Csapágyérintkezés : Támogatott–támogatott (gazdasági) vagy rögzített–támogatott (pontos)
A merevség, a kritikus forgási sebesség, a hőkezelés és a költségek közötti kompromisszumok megértése lehetővé teszi a gépek gyártóinak és karbantartási csapatoknak, hogy minden alkalmazásra a megfelelő döntést hozzák. És azok számára, akik rezgés- vagy pontossági problémákat oldanak meg, a támasztócsapágyak állapotának és konfigurációjának ellenőrzése az első diagnosztikai lépések egyike kell, hogy legyen.
