Een lineaire geleiding vormt de ruggengraat van menig machineontwerp. Toch kampen veel engineers met onvoorziene uitval of een te korte levensduur van hun lineaire systemen. In sommige gevallen ligt de oorzaak bij een onjuiste interpretatie van de product tabellen vanuit de leverancier. Het blindelings selecteren van een geleiding op basis van de hoogste waarden leidt zelden tot de meest efficiënte oplossing. Om een betrouwbaar systeem te ontwerpen is het noodzakelijk om diep in deze materie te duiken, zeker een draaggetal berekenen. In dit artikel leggen we uit hoe u het statisch draaggetal en het dynamisch draaggetal toepast om de gewenste bedrijfszekerheid te garanderen.
De basis van een draaggetal berekenen
Een engineer krijgt vaak te maken met complexe krachten zoals momentbelastingen en wisselende snelheden. Wanneer de berekening van het draaggetal niet nauwkeurig aansluit bij de werkelijkheid, ontstaan er grote risico’s. Te krappe calculaties kunnen leiden tot pitting op de loopvlakken en vroegtijdige slijtage. Aan de andere kant kan over-dimensionering zorgen voor onnodige kosten en een verhoogde massa van de machine. Dit beïnvloedt de dynamiek en het energieverbruik op een negatieve manier. De kunst is om precies die balans te vinden waarbij de geleiding de volledige beoogde levensduur behaalt zonder onnodige ballast.
Onderscheid tussen statisch draaggetal en dynamisch draaggetal
Om een correct draaggetal te berekenen voor lineaire geleidingen moet u het verschil tussen de twee kernwaarden begrijpen. Het dynamisch draaggetal, aangeduid als C, is gebaseerd op een theoretische levensduur van 100 kilometer afgelegde weg. Dit getal geeft aan welke constante belasting de geleiding kan verdragen waarbij 90 procent van een groep identieke geleidingen deze afstand aflegt zonder tekenen van materiaalmoeheid.
Het statisch draaggetal, genoteerd als C0, heeft een heel andere functie. Dit getal refereert aan de belasting die een blijvende vervorming veroorzaakt aan de kogel of het loopvlak. We spreken hierbij van een permanente deformatie die gelijk is aan 0,0001 keer de diameter van het rollichaam. Dit getal is doorslaggevend wanneer de machine stilstaat of slechts zeer trage bewegingen maakt onder een hoge last. Een overschrijding van dit getal leidt tot het zogenaamde Brinelling-effect. Hierbij ontstaan er kleine putjes in de rail die later voor trillingen en geluidsoverlast zorgen tijdens het draaien.
Samenwerken met onze engineers
Waarom de hoogste tabelwaarde niet altijd de beste keuze is
Een veelgemaakte fout is de aanname dat een grotere reserve altijd beter is. Dit is een misvatting die de prestaties van uw machine kan schaden. Indien een lineaire wagen veel te groot is gekozen voor de feitelijke last, kan er onvoldoende druk ontstaan tussen de kogels en de loopbaan. Dit resulteert in het glijden van de kogels in plaats van rollen, wat we ook wel slippen noemen. Dit fenomeen veroorzaakt onregelmatige slijtage en verhoogt de wrijving. Bovendien heeft een grotere geleiding vaak een hogere stick-slip waarde, wat de positioneernauwkeurigheid bij kleine stappen nadelig beïnvloedt. Wij adviseren daarom bij statische getallen altijd een minimale veiligheidsfactor van 5 minimaal te hanteren.
De nauwkeurigheid van de juiste calculatie verschilt per applicatie. Hieronder volgen enkele scenario’s waarin de specifieke draaggetallen de doorslag geven. Bijvoorbeeld bij:
- Bij een Pick and Place unit met hoge tactijden is het dynamisch draaggetal leidend. De miljoenen cycli vereisen een materiaal dat bestand is tegen langdurige vermoeiing.
- In een zware bewerkingsunit die grote freeskrachten moet opvangen, staat de stijfheid en het statisch draaggetal centraal om vervorming onder belasting te voorkomen.
- Bij medische apparatuur waarbij trillingsvrije loop vereist is, kiezen we voor een nauwkeurige afstemming van de voorspanning om resonanties te elimineren.
- Voor verstelbare panelen die slechts incidenteel bewegen, kijken we puur naar de statische stabiliteit en de betrouwbaarheid over een lange periode van inactiviteit.
Bij LM Systems fungeren wij als uw externe engineeringafdeling. Onze specialisten kijken mee naar uw gehele ontwerp om te bepalen welke toleranties en stijfheid werkelijk nodig zijn. Wij beschikken over geavanceerde rekenmodellen om de levensduur van uw systeem daarbij nauwkeurig te voorspellen.
Daarnaast bieden wij de mogelijkheid tot verregaande modificaties. Denk hierbij aan het toepassen van speciale coatings voor corrosiebestendigheid of het vullen van de wagens met specifieke vetten voor bijvoorbeeld vacuümtoepassingen. Omdat wij beschikken over een eigen bewerkingsafdeling, kunnen wij rails op de millimeter nauwkeurig op lengte zagen en de uiteinden bewerken volgens uw tekening. Dit verlaagt uw montagetijd en garandeert een naadloze integratie in uw machine.
Selectie-instructies draaggetal berekenen
Wanneer u start met het draaggetal berekenen voor lineaire geleidingen, hanteren wij een aantal vaste criteria. Allereerst bepaalt u de externe krachten in alle richtingen, inclusief de momenten rondom de X, Y en Z as. Vervolgens berekent u de equivalente belasting. Het is raadzaam om hierbij een veiligheidsfactor fs in te bouwen. Deze factor varieert doorgaans tussen de 1,5 en 5,0, afhankelijk van de mate van schokken en trillingen in uw proces.
Vergeet ook de omgevingsfactoren niet. Een stoffige omgeving of extreme temperaturen beïnvloeden de smering en daarmee de effectieve levensduur. Wij ondersteunen u graag bij het selecteren van de juiste afdichtingen en smeersystemen om de theoretische levensduur ook in de praktijk te verzilveren.
Zekerheid in uw ontwerp door onderbouwde calculaties
Het correct berekenen van het statisch en dynamisch draaggetal vormt de basis voor een duurzame machine. Door niet alleen naar de cijfers in de tabel te kijken, maar ook de dynamiek van uw specifieke toepassing mee te wegen, voorkomt u onnodige kosten en technische problemen. LM Systems staat klaar om deze complexe berekeningen samen met u uit te voeren. Wij bieden u de zekerheid van hoogwaardige componenten en de diepgaande kennis van ervaren engineers.
Wilt u zeker weten dat uw lineaire systeem voldoet aan de gestelde eisen voor uw volgende project? Onze engineers helpen u graag met het draaggetal berekenen en het aanleveren van de juiste bestanden. Neem contact op voor een adviesgesprek met onze specialisten.
