Как правильно выбрать шариковые элеемнты транспортных систем в условиях конкретного применения, расчет допустимых нагрузок и растояний между элеемнтами, а так же их оптимальное расположение и способ крепления.
Шариковые элементы передачи — универсальное решение для
транспортных, погрузочных и позиционирующих систем. Применяются в
промышленности, логистике, транспортных средствах. Могут обеспечивать надёжное
перемещение грузов и людей по одной поверхности, особенно в условиях
ограниченного пространства и произвольного направления движения.
Конструкция шариковых элементов передачи
Шариковые элементы передачи состоят из корпуса, в котором находится несущий шарик, расположенный на:
- шариковом подшипнике (рис 1)
Рис 1
- или подшипнике скольжения (рис 2).
Рис 2
Такое расположение позволяет несущему шарику вращаться в
любом направлении.
В зависимости от конструкции и номинального размера
внутренние части корпуса защищаются от попадания грязи войлочными и
уплотнительными кольцами.
Шариковые блоки с цельным корпусом обладают большей
грузоподъёмностью благодаря жёсткой конструкции.
Варианты сборки и монтажа
Для упрощения процесса монтажа предусматриваются различные
варианты сборки и монтажа (рис 3).
- В корпусах, не имеющих дополнительных вариантов монтажа,
шариковые элементы передачи просто вставляются в монтажное отверстие, как с
кольцевым выступом, так и без него. В данном случае шариковые элементы передачи
могут быть зафиксированы с помощью стопорных колец (GN 509.3), поставляемых в
качестве принадлежностей.
- Шариковые элементы передачи с фланцевыми отверстиями (GN509.8) или резьбой (GN 509.5) могут фиксироваться гайками и винтами.
Рис 3
Расположение и выбор размера шарика
При выборе шариковых элементов передачи необходимо учитывать размер, массу, а также поверхность перемещаемого груза.
Рис 4
Для того чтобы груз надёжно удерживался на шариковых
элементах передачи и не проваливался в промежуточное пространство, не
допускайте превышения максимального расстояния между шариковыми элементами
передачи a2 (рис 4) и которая зависит от а1, где а1 - наименьшая длина груза от
края до края.
a1 = Наименьшая длина груза от края до края
a2 = Максимальное расстояние между шариковыми элементами
передачи
а2=а1/2,5
Если контактная поверхность груза неровная, может
потребоваться ещё большее уменьшение расстояния между ними.
При выборе диаметра несущего шарика следует учитывать точку
приложения нагрузки: чем меньше шарик, тем выше контактное давление на
поверхность груза, а также неровности самой монтажной поверхности и возможные
перепады по высоте.
Для мягких и чувствительных поверхностей, при больших
отклонениях допусков, целесообразно применять элементы с увеличенным диаметром
несущего шарика.
Грузоподъемность
Требуемая грузоподъёмность отдельных шариковых элементов
передачи принимают 1/3 нагрузки, поскольку из-за таких факторов, как неровности
и допуски как правило, одновременно работают только 3 шариковых элемента передачи
(Значения действительны только при монтаже в вертикальном положении).
F1 = Вес груза
F2 = Нагрузка на один шариковый элемент передачи
F2 = F1/3
Примеры расположения
В зависимости от направления движения грузов, можно
определить и адаптировать место контакта груза, отрегулировав расстояние между
шариковыми элементами передачи и их расположение.
В транспортной и конвейерной системе возникает гораздо больше
различных направлений движения (например, в точках пересечения и узловых
точках) чем на прямых участках.
Стрелками на изображении показаны предпочтительные варианты
расположения (рис 5)
Примечание: чем длиннее стрелка, тем лучше соответствующий
вариант расположения для указанного направления движения.
Рис 5
Пример расчёта: выбор элементов и расстояния между ними
Условие:
Масса груза — 140 кг
Минимальная длина груза (a1) — 500 мм
Контактная поверхность — гладкая, металлическая
Ожидается вертикальный монтаж
Решение:
F1 = 140 кг × 9.81 м/с² = 1373.4 Н
Расчет нагрузки на один элемент:
F2 = F1 / 3 = 1373.4 / 3 ≈ 457.8 Н
Расчёт оптимального расстояния между элементами:
a2 = a1 / 2.5 = 500 / 2.5 = 200 мм
Таким образом, для равномерного распределения и
предотвращения опрокидывания требуется установка шариковых элементов с шагом не
более 200 мм. Каждый элемент должен иметь номинальную грузоподъёмность не менее
460 Н, таким требованиям удовлетворяет, например, GN 509-15-SBL.
Скорость перемещения и трение
Максимально допустимая скорость перемещения составляет 2м/с.
При использовании более крупных шариковых элементов передачи их температура
может повышаться за счёт тепла трения уже при скорости 1 м/с в зависимости от
нагрузки.
Величина трения шариковых элементов передачи при скорости 1
м/с составляет приблизительно 0,005 мк. При необходимости трение можно
уменьшить с помощью смазки, которая также обеспечивает защиту от коррозии
(литиевая смазка, смазка на основе силикона, консистентная и другие).
Рабочая температура
Шариковые элементы передачи с пластиковыми несущими шариками
или пластиковыми подшипниками скольжения могут использоваться при рабочей
температуре до 60 °C. Варианты исполнения с шариками из стали или нержавеющей
стали и войлочным уплотнением подходят для рабочих температур до 100 °C.
Шариковые элементы передачи без войлочного уплотнения можно использовать и при более высоких температурах, однако грузоподъёмность снижается с ростом температуры, как показано на схеме (рис 6)
Типы шариковых транспортных систем от ELESA+GANTER
