Як правильно вибрати кулькові елементи транспортних систем в умовах конкретного застосування, розрахунок допустимих навантажень та відстаней між елементами, а також їх оптимальне розташування і спосіб кріплення.

    Кулькові елементи передачі - універсальне рішення для транспортних, навантажувальних та систем, що позиціонують. Застосовуються у промисловості, логістиці, транспортних засобах. Можуть забезпечувати надійне переміщення вантажів та людей по одній поверхні, особливо в умовах обмеженого простору та довільного спрямування руху.

Конструкція кулькових елементів передачі

    Кулькові елементи передачі складаються з корпусу, в якому знаходиться несуча кулька, що розташована на:

• кульковому підшипнику (мал 1)

Малюнок 1

• або підшипнику ковзання (мал 2).

Малюнок 2

Таке розташування дозволяє несучій кульці обертатися в будь-якому напрямку.

    Залежно від конструкції та номінального розміру внутрішні частини корпусу захищаються від попадання бруду повстяними та кільцями ущільнювачів.

    Кулькові блоки з цілісним корпусом мають більшу вантажопідйомність завдяки жорсткій конструкції.

Варіанти збирання та монтажу

    Для спрощення процесу монтажу передбачаються різні варіанти збирання та монтажу (мал 3).

• У корпусах, що не мають додаткових варіантів монтажу, кулькові елементи передачі просто вставляються в монтажний отвір як з кільцевим виступом, так і без нього. У цьому випадку кулькові елементи передачі можуть бути зафіксовані за допомогою стопорних кілець (GN 509.3), що постачаються як приладдя.
• Кулькові елементи передачі з фланцевими отворами (GN 509.8) або різьбленням (GN 509.5) можуть фіксуватися гайками та гвинтами.

Малюнок 3

Розташування та вибір розміру кульки

    При виборі кулькових елементів передачі необхідно враховувати розмір, масу, а також поверхню вантажу, який буде переміщуватись.

Малюнок 4

    Для того, щоб вантаж надійно утримувався на кулькових елементах передачі і не провалювався в простір між ними, не допускайте перевищення максимальної відстані між кульковими елементами передачі a2 (мал 4) і який залежить від а1, де а1 - найменша довжина вантажу від його кромок.

a1 = Найменша довжина вантажу

a2 = Максимальна відстань між кульковими елементами передачі

а2=а1/2,5

 Якщо контактна поверхня вантажу нерівна, може знадобитися ще більше зменшення відстані між ними.

 При виборі діаметра несучої кульки слід передбачати те, що чим менше кулька, тим вище контактний тиск на поверхню вантажу, а також враховувати нерівності самої монтажної поверхні та можливі перепади по висоті.

 Для м'яких і чутливих поверхонь, при великих відхиленнях і нерівностях, доцільно застосовувати елементи зі збільшеним діаметром несучої кульки.

 Вантажопідйомність

 За необхідну вантажопідйомність окремих кулькових елементів приймають одну третину ваги вантажу, оскільки через такі фактори, як нерівності чи допуски як правило, одночасно працюють лише 3 кулькових елементи передачі (Значення дійсні лише при монтажі у вертикальному положенні).

F1 = Вага вантажу

F2 = Навантаження на один кульковий елемент передачі

F2 = F1/3

 Приклади розташування

 Залежно від напрямку руху вантажів, можна визначити і адаптувати місце контакту поверхонь, відрегулювавши відстань між кульковими елементами передачі та їх розташування.

 У транспортній і конвеєрній системі виникає набагато більше різних напрямків руху (наприклад, у точках перетину чи вузлових точках) ніж на прямих ділянках.

 Стрілки на зображенні показані кращі варіанти розташування (мал 5)

 Примітка: чим довша стрілка, тим краще відповідний варіант розташування для зазначеного напрямку руху.

Малюнок 5

Приклад розрахунку: вибір кулькових елементів та відстані між ними

Умова:

Маса вантажу - 140 кг

Мінімальна довжина вантажу (a1) - 500мм

Контактна поверхня – гладка, металева

Очікується вертикальний монтаж

Рішення:

F1 = 140 кг × 9.81 м/с² = 1373.4 Н

Розрахунок навантаження на один елемент:

F2 = F1 / 3 = 1373.4 / 3 ≈ 457.8 Н

Розрахунок оптимальної відстані між блоками:

a2 = a1 / 2.5 = 500 / 2.5 = 200 мм

 Таким чином, для рівномірного розподілу та запобігання перекиданню, потрібне встановлення кулькових елементів з кроком не більше 200 мм. Кожен елемент повинен мати номінальну навантажність не менше 460 Н, таким вимогам задовольняє, наприклад, GN 509-15-SBL.

 Швидкість переміщення і тертя

 Максимально допустима швидкість переміщення становить 2м/с. При використанні великіх кулькових елементів передачі їх температура може підвищуватися рахунок тепла тертя вже за швидкості  від1 м/с, залежно від навантаження.

 Розмір тертя кулькових елементів передачі при швидкості 1 м/с становить приблизно 0,005 мк. При необхідності, тертя можна зменшити за допомогою мастила, яке також забезпечує захист від корозії (літієве мастило, мастило на основі силікону, консистентне та інші).

 Робоча температура

 Кулькові елементи передачі з пластиковими кульками або пластиковими підшипниками ковзання можуть використовуватися при робочій температурі до 60 °C.  Транспортниі кулькові елементи зі сталі або нержавіючої із ущільненням із войлоку підходять для робочих температур до 100 °C.

 Кулькові елементи передачі без повстяного ущільнення можна використовувати і за більш високих температур, проте вантажопідйомність знижується зі зростанням температури, як показано на схемі (мал 6)

Малюнок 6

Типи кулькових транспортних систем від ELESA+GANTER