Характеристики ШВП (на примере NSK)

Конструкции станков, линейные перемещения, направляющие, передачи.
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

Смотрю в каталог, вижу такое:
NSK.png (3539 просмотров) <a class='original' href='./download/file.php?id=57710&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (359.1 КБ)</a>
Предположим у нас W1001MA-1PY-C3Z
Как интерпретировать характеристики ?

Насколько я понимаю преднатяг Z формируется сдвинутыми прям внутри гайки канавкками, т.е. фактически это двойная гайка ?
Он уже никак не регулируется ?

Как axial play может быть равен нулю ? Совсем нет "обратного хода" ? Нисколько ? Мне всегда казалось что микроны будут в любом случае.

Что такое Basic load rating ? dynamic/static ? Как интерпретировать значения 1490/2850 ?

Что такое preload N = 58.8 ? Гайка "растянута" в стороны с силой 5.8кг ?

И главное, что такое Dynamic friction torque ? 0.1-2.4 N cm ?
Это что, сила сопроивления вращению от натяга ?
Да у меня 100W серводрайв дает всего-то порядка 3 N cm ? (и остановить руками я его не могу - зверь)
Не может же быть, что величина натяга такова, что это всё "руками не стронуть" ?
Аватара пользователя
alexg-nn
Мастер
Сообщения: 793
Зарегистрирован: 08 фев 2015, 12:45
Репутация: 127
Настоящее имя: Алексей
Откуда: Нижний Новгород
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение alexg-nn »

А больше в мануале NSK эти термины нигде не всплывают? Обычно там идёт пару десятков страниц пространных объяснений на пальцах, а уж потом переходят к конкретным моделям.
OSA
Кандидат
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 18 мар 2013, 21:18
Репутация: 13
Откуда: Odessa
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение OSA »

может найдёте чтото интересное
Вложения
Ball_Screw_Tutorial.pdf
(4.04 МБ) 1873 скачивания
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

alexg-nn писал(а):А больше в мануале NSK эти термины нигде не всплывают? Обычно там идёт пару десятков страниц пространных объяснений на пальцах, а уж потом переходят к конкретным моделям.
Там где нашел - нет, в том смысле, что слова про термины написаны, но понимания "как так" не возникает.
И не про все написаны к сожалению.

Туториал выглядит неплохо, почитаем.
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

PS. Проглядел пока только по интересующим словам, но похоже нужной информации нету.
OSA
Кандидат
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 18 мар 2013, 21:18
Репутация: 13
Откуда: Odessa
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение OSA »

SVP писал(а):всего-то порядка 3 N cm
тут есть ошибочка,у 100 ватт сервы 0.318 Н.м это равно 31.8 Н.см
Dynamic friction torque ? 0.1-2.4 N cm
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

OSA писал(а):
SVP писал(а):всего-то порядка 3 N cm
тут есть ошибочка,у 100 ватт сервы 0.318 Н.м это равно 31.8 Н.см
Dynamic friction torque ? 0.1-2.4 N cm
Что-то да, неверно умножил видать.
Но 10% выглядит тоже как-то весьма угрожающе, но куда как менее.

Тут бы понять тот ли это параметр что я думаю или иной.
Определений не нашел.
OSA
Кандидат
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 18 мар 2013, 21:18
Репутация: 13
Откуда: Odessa
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение OSA »

может тут на 8 стр. Preload torque,Starting torque.
Вложения
shvp_skf.pdf
(7.89 МБ) 840 скачиваний
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

Да, спасибо, вроде бы всё так, как я и думал.
Либо я неверно понимаю :)
netraider
Мастер
Сообщения: 209
Зарегистрирован: 23 май 2015, 10:47
Репутация: 49
Настоящее имя: Юрий
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение netraider »

Предположим у нас W1001MA-1PY-C3Z
Как интерпретировать характеристики ?
Расшифровка из мануала:
http://www.nskamericas.com/cps/rde/xbcr ... _Guide.pdf

W1001MA-1PY-C3Z2

W:Product Code
10: Screw Shaft Diameter(mm)
01: Approximate Threaded Length (100 mm)
MA: A Series
1: Design Sequence Number (Assigned by NSK)
P: Single Nut, Oversize Ball Preload
Y: Deflector Type
C3: Accuracy Grade
Z: Preloaded
2: Lead(mm)
Насколько я понимаю преднатяг Z формируется сдвинутыми прям внутри гайки канавкками, т.е. фактически это двойная гайка ?
Нет. там "Oversize Ball Preload" (четырехточечная схема):
preload type1.png (3402 просмотра) <a class='original' href='./download/file.php?id=57783&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (93.38 КБ)</a>
Все шарики слегка большего диаметра чем "посадочные места".

Дальше написал как я это все понимаю (возможно где-то ошибаюсь)
Что такое static load rating ?
Максимальная допустимая сила, действующая на гайку в осевом направлении, которая не приводит к необратимым деформациям. В качестве измеряемой величины используют диаметр шариков - если он изменился более чем на 0.01% между точками контакта.

Эту силу можно пересчитать в приблизительный(!) допустимый момент на валу:

* Static С = 2850Н (из таблицы)
* Диаметр вала - 10мм, шаг - 2мм, "коэффициент усиления" в этом случе будет равен ДлинаОкружности/Шаг (по аналогии с рычагом), т.е. за один оборот верхняя кромка вала проходит 2*Пи*R миллиметров, а гайка сдвигается на 2мм. Соответственно сила действующая на гайку будет увеличена в в 2*ПИ*R / 2 = 15.7 раз (без учета всех остальных факторов).

Радиус вала равен 5мм, "допустимая сила" на этом расстоянии будет равна: 2850Н / 15.7 => ~182H. Т.е. момент 182H на 5милииметрах, после нормализации получаем 182Н /(1000мм/5мм) = 0.91 Н*м. Превышение этого момента на валу приведет к превышению лимита в 2850Н на гайке.

Но это справедливо если гайка уперта в неподвижную опору. Для случая, например, с ударом о неподвижную опору на скорости нужно еще инерцию учитывать и прочие.
Dynamic Load rating
Сила, действующая на гайку в осевом направлении, при которой ШВП выдержит 1000000 оборотов (относится к времени жизни).
Как axial play может быть равен нулю ? Совсем нет "обратного хода" ? Нисколько ? Мне всегда казалось что микроны будут в любом случае.
Axial play может быть равен 0, но "микроны будут" под нагрузкой из-за эластичных деформаций. http://www.kssballscrew.com/us/pdf/qa/Q-BS-16.pdf
+ сам винт тоже может сжиматься.
Что такое preload N = 58.8 ? Гайка "растянута" в стороны с силой 5.8кг ?
Да, хотя направление этой силы мне не совсем понятно. На вских картинках в мануалах разные производители обычно рисуют картинки, где preload force направлена "вдоль" оси:
preloading types.png (3402 просмотра) <a class='original' href='./download/file.php?id=57773&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (56.27 КБ)</a>
а также даны одинаковые рекомендании по выбору значения преднатяга от нагрузки. Хотя интуитивно кажется, что сила действующая на шарики в точках соприкосновения зависит от положения этих точек - углов и констукции, и сила растяжки гайки не является первичной.
И главное, что такое Dynamic friction torque ?
Скопирую из мануала:
When a ball screw is moving, two types of torque generate: the dynamic friction torque due to preload and the friction torque associated with ball recirculation. JIS B1192 sets the standard of dynamic friction torque due to preload, which is the total of these two torque types.
Фактически это "момент сопротивления" движению гайки, вызванный преднатягом как таковым и системой возврата шариков. В идеале этот момент сопротивления должен быть постоянным, но фактически таковым не является, в частности, страгивание с места требует приложения большего усилия, чем движение с некоторой постоянной скоростью, также зависит от равномерности и типа смазки, температуры, точности винта (прослеживается корелляция между классами точности, lead variation и пр.) и других факторов.
preloaded drag torque.png (3402 просмотра) <a class='original' href='./download/file.php?id=57774&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (41.88 КБ)</a>
Так же он косвенно зависит от скорости вращения (здесь подробнее - http://stc.fs.cvut.cz/pdf11/1100018-1.pdf).

Стандарт JIS B1192 (которому заявляют соответствие все нормальные производители) накладывает ограничения на допустимые отклонения момента сопротивления относительно некоторой расчетной базовой величины, а также определяет методы измерения.

Для расчета этой базовой величины NSK предлагает следующую формулу:
torque calculation.png (3402 просмотра) <a class='original' href='./download/file.php?id=57775&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (31.24 КБ)</a>
Если почтитать по ней данные вышеупомянутой ШВП, то результат будет приблизительно равен 0.37 Н * см. Но это значение выходит за пределы, оговариваемые в стандарте (для допустимых отклонений), и в этом случае производитель вправе сам устанавливать диапазон, в частности в мануале присутствует такой комментарий:

"NSK independently sets torque standards which are under 20 N*cm"

Но все равно диапазон 0.1-2.4 N * cm выглядит подозрительно, т.к. даже в самом худшем случае (для величин определенных в стандарте) отклонение не должно выходить за рамки +-65% относительно базовой величины (+ одним из недостатков преднатяга с помощью "Oversize Ball Preload" является как раз высокие девиации момента сопротивления)
--
At the nanometer level, the world is made of rubber (с)
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

netraider писал(а):(+ одним из недостатков преднатяга с помощью "Oversize Ball Preload" является как раз высокие девиации момента сопротивления)
Но пардон, почему "Oversize Ball Preload"-то ?
Вот тут http://www.nskamericas.com/cps/rde/xbcr ... amples.pdf
Есть вот такое
preload.png (3391 просмотр) <a class='original' href='./download/file.php?id=57806&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (77 КБ)</a>
Есть ли какие-то данные о том, сколько в % мощности двигателя разумно расходовать на преодоление преднатяга ?
(жесткости-точности много не бывает)
OSA
Кандидат
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 18 мар 2013, 21:18
Репутация: 13
Откуда: Odessa
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение OSA »

SVP писал(а):Но пардон, почему "Oversize Ball Preload"-то ?
это на примере
SVP писал(а):Предположим у нас W1001MA-1PY-C3Z
в этой модели есть
netraider писал(а):P: Single Nut, Oversize Ball Preload
netraider
Мастер
Сообщения: 209
Зарегистрирован: 23 май 2015, 10:47
Репутация: 49
Настоящее имя: Юрий
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение netraider »

SVP писал(а): Но пардон, почему "Oversize Ball Preload"-то ?
Из расшифровки буквы 'P' в W1001MA-1PY-C3Z2
SVP писал(а):Есть ли какие-то данные о том, сколько в % мощности двигателя разумно расходовать на преодоление преднатяга ?
Именно в такой постановке вопроса - думаю что нет. Преднатяг нужен в первую очередь для повышения жесткости, а на сколько там увеличится дополнительная мощность - дело десятое.

Мощность зависит от общего необходимого момента двигателя, который является суммой:

* 'Рабочего' момента для перемещения нагрузки и преодоления сил резания
* Момента трения подшипников в опорах
* Того самого момента сопротивления движению гайки
* Дополнительного динамического момента, необходимого для создания ускорений.

Формулировка в процентах от суммарной мощности здесь мало подходит, imho (посчитать-то можно, но это значение будет очень сильно привязано к конкретному станку).

По преднатягу производители дают немного отличающиеся рекомендации, но в общем случае величина преднатяга может варьироваться до 10% от dynamic load rating. Дальнейшее повышение приводит к усиленному тепловыделению, повышению момента сопротивления, и снижению service life.
SVP писал(а):жесткости-точности много не бывает
Преднатяг не единственное средство повышение жесткости. На странице 34 в мануале HIWIN (http://www.hiwin.tw/download/tech_doc/b ... 28E%29.pdf) есть пример, в котором расчетная жесткость системы вал-гайка-опоры при увеличении преднатяга в 2 раза увеличивается всего лишь на 5%, тогда как смена типа опор с fixed-supported на fixed-fixed приводит к увеличению жесткости на 45%, поскольку жесткость самого вала также влияет на жесткость всей системы в сборе.
--
At the nanometer level, the world is made of rubber (с)
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

netraider писал(а):Из расшифровки буквы 'P' в W1001MA-1PY-C3Z2
Туплю я, туплю... вижу уже что предпоследняя Z это не тип натяга, а его наличие :).
Немного неожиданная маркировка для меня оказалась.
netraider писал(а):Именно в такой постановке вопроса - думаю что нет. Преднатяг нужен в первую очередь для повышения жесткости, а на сколько там увеличится дополнительная мощность - дело десятое.
Говорят есть какие-то "гуру", которые могут "посчитать точность и необходимую мощность движков, и всё остальное", но я к ним доступ не имею :(
Весь самосбор народ собирает по принципу "воткнем чего-нибудь более или менее подходящее". Ни разу не видел расчетов и выкладок.
Сам посчитать тоже не возьмусь, не могу я еще и тут всё досконально изучить.

Поэтому для штучных самосборных конструкций вопрос вполне себе прикладной.
Хотя выбор тут невелик, как я подозреваю.

***
Может ли кто-нибудь, кто "разбирается в вопросе" пояснить на что влияет шаг винта, кроме
очевидных (быстрее-медленнее крутить движком, больше-меньше момент) ?
Следует ли выбирать максимально маленький шаг (скажем 1мм) в случае если скорости хватит
и с ним, или есть какие-то дополнительные подводные камни (ниже точность, меньше жесткость,
больше трение итп) ?
Двигатели серво, т.е. момент с увеличением оборотов падать не должен.
Расстояния короткие, 200мм макс, токарник, т.е. ОЧЕНЬ сомнительно что 3000мм/мин будет гонять,
а уж 15м/мин(это если шаг 5мм) точно не будет.
netraider
Мастер
Сообщения: 209
Зарегистрирован: 23 май 2015, 10:47
Репутация: 49
Настоящее имя: Юрий
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение netraider »

Говорят есть какие-то "гуру", которые могут "посчитать точность и необходимую мощность движков, и всё остальное", но я к ним доступ не имею
Чтобы посчитать что-то по готовым формулам - гуру быть не нужно. То что данных может быть недостаточно - это другой вопрос.
Поэтому для штучных самосборных конструкций вопрос вполне себе прикладной.
Он не имеет практического значения, поскольку мощность зависит от множества других факторов, а формулировка "в процентах от мощности" делает зависимой величину преднатяга от всех этих факторов, хотя они не имеют прямой связи с ней.
--
At the nanometer level, the world is made of rubber (с)
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

netraider писал(а):Чтобы посчитать что-то по готовым формулам - гуру быть не нужно. То что данных может быть недостаточно - это другой вопрос.
Честно: часто дурь получается. В том смысле, что надо еще и уметь оценить качество результата.
Если опыта нету, то невозможно понять есть ли в расчете ошибки.
Изначально я озаботился именно неверно Nm в Ncm переведя, а ведь каким-то онлайн-калькулятором
переводил, и не сообразил, что коэффициент 10 - это странно...
Ну и "таки да, откуда половина параметров-то"...

netraider писал(а):Он не имеет практического значения, поскольку мощность зависит от множества других факторов, а формулировка "в процентах от мощности" делает зависимой величину преднатяга от всех этих факторов, хотя они не имеют прямой связи с ней.
Смысл немножко в другом.
Часто есть ситуация, когда движки уже есть, а ШВП еще нету. Либо как в моем случае купленное(не нск) оказалось немного
не того качества, как хотелось бы.
И возникает вопрос: к чему стремиться-то, к какому "по величине" натягу ?
Ок, пусть не в % мощности, это действительно не вполне адекватно, пусть по отношению к массе каретки ? К чему-то еще ?
Речь не о точности в 10% на величину, речь о том, как +-500% оценить что железка подойдет-не подойдет.
Чтобы гайку руками на 1мм двигать по винту не получалось туда-сюда за счет люфта :)
Правда, подозреваю, подойдет любая от именитых производителей помеченная как "есть натяг".
netraider
Мастер
Сообщения: 209
Зарегистрирован: 23 май 2015, 10:47
Репутация: 49
Настоящее имя: Юрий
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение netraider »

Ок, пусть не в % мощности, это действительно не вполне адекватно, пусть по отношению к массе каретки ? К чему-то еще ?
Преднатяг ни от чего не зависит (имею в виду от параметров типа мощность двигателя и пр), но _от_него_ зависит жесткость. Вот ее и надо считать. Посчитать силы, действующие на гайку при максимальном ускорении/нагрузке и жесткость. Посчитать общую жесткость и мертвый ход. Если он в пределах допустимого (тут нужны требования по точности), то ок. иначе нужно итеративно менять некоторые параметры и добиваться необходимых результатов. Но, раз уж мы озаботились величиной преднатяга, то считать надо все, что можно. К точности изготовления также нужно повышать требования, иначе какая-нибудь несоотность угробит все. Но это уже лирика.

Другой вариант - забить ;) и таки, да - взять любую ШВП от нормального производителя. По умолчанию там должен быть оптимальный преднатяг. Влияние момента сопротивления движению гайки в большинстве случаев будет достаточно мало относительно остальных рабочих моментов и в данном случае примерно одного порядка с моментом страгивания фиксированных опор тех же NSK (у WBK10-11 заявленный момент страгивания с места равен 1.9 Н*см)
--
At the nanometer level, the world is made of rubber (с)
SVP
Мастер
Сообщения: 6140
Зарегистрирован: 19 дек 2012, 15:49
Репутация: 884
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Характеристики ШВП (на примере NSK)

Сообщение SVP »

netraider писал(а):Преднатяг ни от чего не зависит (имею в виду от параметров типа мощность двигателя и пр), но _от_него_ зависит жесткость.
Да это понятно.
Но в практически изготавливаемых системах как правило есть довольно узкое поле для распределения величин.
Скажем на 100% тяги движка:
ХХ% запас,
ХХ% на преодоление инерции,
ХХ% на преодоление трения в паре винт-гайка.
ХХ% куда-то еще.

Потому как если сделать по-другому, то в этом нет смысла, либо "слишком нежесткая каретка малой массы",
либо "гайка как гно в прорубе на винте мотыляется", либо "всё разгоняется до 1м/мин только через 10 метров хода".
Т.е. отношения тех "работ", которые производит двигатель лежит в каком-то пусть и довольно большом, но диапазоне,
и выход за его пределы намекает на то, что или у тебя "частный случай", или у тебя "что-то непродумано".
Именно это и было интересно, винт с каким преднатягом подбирать, чтобы оказаться в числе "обычных случаев".
Но мысль ясна: не париться и попробовать с "обычным".
Ответить

Вернуться в «Механика»