Die statische Tragzahl eines Linearführungsblocks ist ein wichtiger Auswahlwert, wird jedoch oft als maximale Belastung missverstanden, die der Block im Normalbetrieb sicher tragen kann. Tatsächlich ist die statische Grundtragzahl ein Referenzwert für die bleibende Verformung am Kontakt zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen.
Zur richtigen Auswahl gehört mehr als der Vergleich des Gesamtgewichts der Maschine mit einem Katalogwert. Lastrichtung, Beschleunigung, Stoß, Überhang, Momentbelastung und die Kraftverteilung zwischen mehreren Blöcken müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
1. Was ist die statische Tragzahl C?0?
Die grundlegende statische Tragzahl, normalerweise als C angegeben0ist die statische Belastung, bei der die kombinierte bleibende Verformung von Wälzkörper und Laufbahn an der am höchsten beanspruchten Kontaktfläche einen definierten Referenzwert von 0,0001-fachem Wälzkörperdurchmesser erreicht.
Diese Definition gilt unabhängig davon, ob der Führungsblock stationär ist oder sich unter schwerer Last sehr langsam bewegt. Übermäßige Kontaktspannung kann zu bleibenden Einkerbungen in der Laufbahn führen. Diese Vertiefungen können später zu Vibrationen, Geräuschen, ungleichmäßiger Bewegung und verringerter Positionierungsgenauigkeit führen.
Auch die Lastrichtung spielt eine Rolle
Einige Linearführungskataloge geben unterschiedliche statische Nennwerte für radiale, umgekehrt radiale und seitliche Richtungen an. Verwenden Sie immer die Nennleistung, die der tatsächlichen Lastrichtung entspricht. Gehen Sie nicht davon aus, dass ein C0Der Wert gilt in jeder Richtung gleichermaßen, sofern der Hersteller dies nicht bestätigt.
2. Wie wird der statische Sicherheitsfaktor berechnet?
Der grundlegende Zusammenhang zwischen der statischen Tragfähigkeit und der berechneten Maximallast ist:
- S0= statischer Sicherheitsfaktor
- C0= statische Grundtragzahl des ausgewählten Blocks
- P0= maximale äquivalente statische Belastung, die auf den am stärksten belasteten Block wirkt
Beispielrechnung
Wenn ein Linearführungsblock eine statische Grundtraglast von 50 kN hat und die berechnete maximale äquivalente Last auf diesem Block 10 kN beträgt:
Der resultierende statische Sicherheitsfaktor beträgt 5. Ob dieser ausreicht, hängt von Schock, Vibration, Montagegenauigkeit, Struktursteifigkeit und den Folgen bleibender Verformung ab.
Vorläufige Anleitung zum Sicherheitsfaktor
| Betriebszustand | Vorläufiges S0Reichweite | Typische Überlegungen |
|---|---|---|
| Reibungslose, stabile Ladung | 2 oder höher | Geringe Vibration, kontrollierte Beschleunigung und starre Montage |
| Mäßige Vibration oder wiederholte Starts | 3–5 | Automatisierungsgeräte, wechselnde Lasten oder häufige Beschleunigung |
| Stoß oder unsichere Belastung | 5 oder höher | Werkzeugmaschinen, plötzliche Stopps, äußere Einwirkungen oder begrenzte Lastdaten |
Bei diesen Werten handelt es sich um vorläufige Auswahlreferenzen, nicht um universelle Grenzwerte. Der endgültige Sicherheitsfaktor sollte sich an den technischen Daten des ausgewählten Herstellers und den tatsächlichen Maschinenbedingungen orientieren.
3. Welche Lasten müssen berücksichtigt werden?
P0sollte die maximale äquivalente Belastung des am stärksten belasteten Blocks darstellen – und nicht einfach das Gesamtgewicht der Maschine dividiert durch die Anzahl der Blöcke.
Eigengewicht und Arbeitskraft
Berücksichtigen Sie das Gewicht des beweglichen Tisches, des Werkstücks, der Vorrichtung, des Motors und anderer vom Führungssystem getragener Komponenten. Auch Bearbeitungs-, Press-, Spann- oder Handhabungskräfte müssen addiert werden, wenn sie durch die Führungsblöcke wirken.
Beschleunigung und Verzögerung
Anfahren, Anhalten und Richtungsumkehr erzeugen Trägheitskräfte. Eine Hochgeschwindigkeitsachse kann daher eine viel größere Spitzenlast erzeugen, als ihr stationäres Gewicht vermuten lässt.
Schock und Vibration
Externe Vibrationen, Kollisionen, Schnittkraftschwankungen und Notstopps können zu kurzzeitigen Spitzenlasten führen. Diese Lasten können den erforderlichen statischen Sicherheitsfaktor steuern, selbst wenn die durchschnittliche Betriebslast relativ niedrig ist.
Momentenbelastung und Überhang
Wenn die Last von der Mitte des Führungsblocks weg wirkt, erzeugt sie ein Nick-, Gier- oder Rollmoment. Die Blöcke, die der Last am nächsten sind, können viel mehr Kraft aufnehmen als die anderen Blöcke.
Berechnen Sie für eine fliegende Struktur oder ein Führungssystem mit mehreren Blöcken die Reaktionskraft an jedem Block und prüfen Sie den Block, der am stärksten belastet ist. Sofern im Katalog zulässige statische Momente M angegeben sindA, MBund MC, überprüfen Sie diese Werte separat.
Ausführlichere Berechnungen finden Sie unterBerechnung der Momentenbelastung der Linearführung.
4. Statische Tragzahl vs. dynamische Tragzahl
Statische und dynamische Tragzahlen beantworten unterschiedliche technische Fragen. Sie sollten nicht gegeneinander ausgetauscht werden.
| Parameter | Statische Tragzahl C0 | Dynamische Tragzahl C |
|---|---|---|
| Hauptzweck | Überprüft den Widerstand gegen übermäßige bleibende Verformung | Wird zur Berechnung der nominellen Lebensdauer verwendet |
| Relevanter Zustand | Stationärer, sich langsam bewegender, Stoß- oder Spitzenlastzustand | Wiederholte Bewegung unter Betriebslast |
| Auswahlprüfung | S0= C0÷ P0 | Lebensdauerberechnung basierend auf C-, Last- und Fahrbedingungen |
| Möglicher Fehler | Einkerbung und bleibende Laufbahnverformung | Ermüdung und Abblättern durch Rollkontakt |
Ein Führungsblock besteht möglicherweise die statische Sicherheitsprüfung, bietet aber dennoch eine unzureichende Lebensdauer. Umgekehrt kann eine Konstruktion, die auf eine lange Nennlebensdauer ausgelegt ist, immer noch anfällig für eine kurze Stoßbelastung sein. Beide Prüfungen sind notwendig.
5. So wählen Sie einen linearen Führungsblock aus
- Definieren Sie die Führungsanordnung.Bestätigen Sie die Anzahl der Schienen, die Anzahl der Blöcke, den Blockabstand und die Abmessungen des unterstützten Tisches.
- Listen Sie alle angewendeten Lasten auf.Berücksichtigen Sie Gewicht, Arbeitskraft, Beschleunigung, Verzögerung, Vibration und mögliche Stöße.
- Lokalisieren Sie jede Ladung.Notieren Sie den Abstand von der Schienen- und Blockmitte, damit Nick-, Gier- und Rollmomente berechnet werden können.
- Berechnen Sie die Belastung jedes Blocks.Identifizieren Sie die maximale äquivalente Last P0anstatt nur die durchschnittliche Last zu verwenden.
- Statische Sicherheit prüfen.Berechnen Sie S0und vergleichen Sie ihn mit einem geeigneten Wert für den Betriebszustand.
- Zulässige Momente prüfen.Vergleichen Sie die aufgebrachten Nick-, Gier- und Rollmomente mit den entsprechenden Katalogwerten.
- Dynamische Lebensdauer und Steifigkeit prüfen.Stellen Sie sicher, dass die ausgewählte Führung auch die Anforderungen an Verfahrweg, Genauigkeit, Vorspannung und Verformung erfüllt.
Sie können sich auch darauf beziehenSo wählen Sie die Tragfähigkeit der Linearführung ausfür ein umfassenderes Führungsauslegungsverfahren.
6. Häufige Fehler und FAQs
Kann die Gesamtlast einfach durch die Anzahl der Blöcke geteilt werden?
Nur als erste Schätzung für eine perfekt symmetrische und starre Anordnung mit zentrierter Last. In realen Maschinen führen Überhang, Beschleunigung, Montagefehler und Strukturverformung häufig zu ungleichen Blocklasten.
Hat ein höheres C0Bedeutet das immer einen besseren Führer?
Nicht unbedingt. Ein größerer Block bietet möglicherweise eine höhere statische Belastbarkeit, benötigt aber auch mehr Installationsraum, erhöht die bewegte Masse und ist teurer. Genauigkeit, Vorspannung, Steifigkeit, Abdichtung und dynamische Lebensdauer müssen gemeinsam berücksichtigt werden.
Haben Rollenführungen immer eine höhere statische Belastbarkeit?
Rollenführungen bieten im Allgemeinen eine hohe Steifigkeit und Tragfähigkeit, da die Rollen eher einen Linienkontakt als einen Punktkontakt haben. Die Auswahl muss jedoch weiterhin auf den tatsächlichen Modelldaten, der Montagegenauigkeit und den Einsatzbedingungen basieren.
Warum kann sich eine Führungsschiene auch bei einer Belastung unter C rau anfühlen?0?
Mögliche Ursachen sind unzureichende Montagegenauigkeit, Verschmutzung, schlechte Schmierung, zu hohe Vorspannung, Schienenverformung oder eine kurze Stoßbelastung, die in der ursprünglichen Berechnung nicht berücksichtigt wurde. C0allein kann die Bewegungsqualität nicht diagnostiziert werden.
Praktischer DLY-Auswahlhinweis
DLY liefert HD-Kugelführungen für schwere Lasten, ED-Flachführungen, RD-Rollenführungen und MD-Miniaturführungen. Schienengröße, Blockform, Vorspannung, Genauigkeitsgrad und Schienenlänge sollten gemeinsam bestätigt werden, anstatt einen Block nur anhand seiner statischen Bewertung auszuwählen.
DLY-Linearführungsschienen bestehen aus gehärtetem S55C-Stahl mit einer typischen Laufbahnhärte von HRC 58–62. Die Genauigkeit der Blöcke und der Passungszustand werden vor der Lieferung überprüft, da die Tragfähigkeit eine fehlerhafte Passung von Block und Schiene oder eine schlechte Installationsgeometrie nicht ausgleichen kann.
DLY HDH Vierkant-Linearführungen in verschiedenen Größen
Komplett ansehenDLY-Linearführungsbereichoder senden Sie die Lastanordnung und Anwendungsdaten zur Modellbestätigung.
Senden Sie zur Modellbestätigung die Last, den Hub, die Geschwindigkeit, die Schienenanordnung, den Blockabstand und die Installationszeichnung.
