El viaje fue justo en teoría: Por qué un gato de tornillo sigue deteniéndose antes

Una instalación de jack de tornillo que llega antes a su interruptor de límite, o se acelera en un tope mecánico antes de que el interruptor se dispare, es uno de esos fallos que hacen que la gente vuelva al dibujo con la aritmética en la mano. La aritmética suele ser correcta. La parte que nunca se ha verificado es qué viaje describe la aritmética.

Se llaman tres cantidades diferentes "Golpe" En una instalación de gato de tornillo, Y no son el mismo número. Determinar cuál de los dos produjo el cálculo, y cuál tiene realmente disponible la máquina, resuelve la mayoría de estos casos sin tocar el hardware.

De la rotación al desplazamiento lineal

Empieza por la cinemática, Porque es la única parte que es inequívoca.

La velocidad lineal en el tornillo es igual a la velocidad de entrada dividida por la relación de reducción, multiplicado por el lead:

*v* = (*n*in / *i*) × *L*

donde *n*in es la velocidad de entrada en rpm, *i* es la relación de engranajes, y *L* es el plomo en milímetros por revolución.

El tiempo para cubrir una distancia dada es esa distancia dividida por la velocidad lineal, con la velocidad convertida a mm por segundo.

Un ejemplo práctico

Toma un gato con una mina de 8 mm, accionado por un motor de cuatro polos a 1450 rpm mediante una reducción de sin fin que ofrece una relación normal de 6:1 y una proporción lenta de 24:1.

Relación normal:

• Velocidad lineal: (1450 / 6) × 8 = 1933 mm/min, o 32,2 mm/s
• Tiempo para 500 mm de recorrido: 500 / 32,2 ≈ 15,5 s

Relación lenta:

• Velocidad lineal: (1450 / 24) × 8 = 483 mm/min, o 8.06 mm/s
• Tiempo para 500 mm de recorrido: 500 / 8.06 ≈ 62 s

Ambos resultados son correctos, y ambos describen una cantidad que la máquina puede no ser capaz de usar. Las cifras anteriores son valores de demostración para la aritmética, no parámetros de una unidad particular; Las proporciones y el plomo de tu máquina serán diferentes, y el método es lo que se traslada.

Fíjate en lo que contiene la fórmula. Hay dos variables independientes además de la velocidad de entrada: La relación y el plomo. Saber la proporción sin el plomo no te da nada. Conocer la ventaja sin la relación no te aporta nada. Y ambos son propiedades de la unidad específica, No de la serie. Un proveedor que ofrece un presupuesto "6:1" te ha dicho uno de dos números que necesitas.

Hay una tercera cosa que la fórmula asume, Y es la que causa la mayor parte de los problemas. La velocidad de entrada no es la velocidad síncrona del motor una vez que el motor está bajo carga. Un motor de inducción de cuatro polos sin carga funciona cerca de 1500 rpm; a carga nominal circula cerca de 1450; a 60 Hz frente a 50 Hz es diferente otra vez; y en un variador de frecuencia puede ser cualquier cosa dentro del rango programado. El cálculo de recorrido solo es tan bueno como la cifra de velocidad que se indica.

La relación en sí merece la pena señalarse como una restricción de diseño. Los gatos de tornillo sin fin suelen ofrecerse en un pequeño número de relaciones discretas, una relación normal y una relación lenta son una disposición común, con el conjunto exacto dependiendo de la serie. No hay un ajuste continuo. Si la velocidad requerida se sitúa entre ambos, Cambiarlo significa cambiar la velocidad de entrada, Adición de una etapa intermedia, o aceptar una de las dos opciones.

Puede que la máquina no mueva la parte que crees que mueve

La segunda fuente de error es la estructura, Y cambia dónde van los interruptores de límite.

Los gatos de tornillo vienen en dos configuraciones, y la diferencia está en qué elemento viaja.

En un Tornillo traductor Diseño, La rueda sin fin está roscada al tornillo. Cuando gira la rueda, El tornillo se impulsa axialmente a través de él. El tornillo se mueve; La rueda sin fin se mantiene fija en la carcasa. Esa traducción no ocurre solo en el hilo: Requiere que el tornillo se mantenga en contra de la rotación, normalmente por una característica antirrotación en el extremo de trabajo o por la forma en que se guía la carga, Porque un tornillo que gira libremente simplemente girará con la rueda en lugar de avanzar a través de ella. La carga se fija al extremo del tornillo, y la longitud expuesta del tornillo cambia a medida que avanza.

En un Tuerca viajera Diseño, La rueda sin fin está conectada al tornillo, así que el tornillo gira pero no se traslada. Una tuerca separada se apoya en el tornillo y se mueve axialmente a lo largo de él. La carga está unida a la tuerca. La posición del tornillo está fija; La posición de la cejuela cambia.

Ambos son acuerdos legítimos, y desde fuera, en el punto donde se une la carga, Se parecen. No son intercambiables en términos de instalación.

La consecuencia para el viaje es directa. En el diseño traslador, El elemento de movimiento es el tornillo, y su extensión total está limitada por la cantidad de rosca que permanece enganchada en la rueda sin fin. En el diseño de la cejuela móvil, El elemento de movimiento es la tuerca, y su rango está limitado por la longitud roscada del tornillo y por dónde puede ir físicamente el cuerpo de la tuerca antes de encontrarse con la carcasa o el rodamiento final.

Una cifra de recorrido citada para una configuración no describe la otra. Esta es la forma más común en que un gato llega al lugar con el "Derecha" y no rinde como se espera: la cita se escribía en una configuración y la máquina se construía en la otra.

La disposición de montaje determina qué rosca es útil

Dentro de cada configuración hay una elección adicional, normalmente designado por una letra en el código modelo, eso determina qué extremo del tornillo es el extremo de trabajo y en qué dirección se mueve la carga.

Para un gato de tornillo traslador, El extremo de trabajo del tornillo puede disponerse para extenderse hacia arriba o hacia abajo. Para un gato de tuerca móvil, La tuerca puede soportar la carga desde arriba o tirar desde abajo, De nuevo, con el extremo de trabajo del tornillo, ya sea arriba o abajo.

El significado práctico es que el mismo trazo nominal puede organizarse de cuatro maneras diferentes, y en cada disposición una parte diferente de la rosca del tornillo es la parte útil. Algo de hilo está dentro de la carcasa todo el tiempo, parte está dedicada al ajuste final, y parte es absorbida por el dispositivo anti-rotación si se instala uno.

Tres viajes, Y solo uno de ellos es lo que necesitas

Aquí es donde suele estar la discrepancia.

Viajes teóricos es lo que te da la fórmula: velocidad lineal multiplicada por el tiempo de ejecución disponible, o simplemente la longitud del hilo que existe.

Viaje nominal es la figura en el catálogo y en la cita. Normalmente se refiere a una longitud estándar de trazo en la serie, medido entre puntos de referencia definidos en la propia unidad.

Viaje utilizable es lo que la máquina instalada puede realmente recorrer, y establecerla comienza con la cifra nominal en lugar de con una resta. La primera pregunta sobre el curso nominal es a qué se refiere y qué tiene en cuenta ya: En algunas unidades, la cifra publicada se mide entre caras de referencia definidas en la carcasa y el eje, y en otros ya es el viaje de trabajo, con el mínimo enganche del rosca y la longitud de ajuste final eliminando. Aplicar una deducción que el fabricante ya ha aplicado es cómo una máquina acaba teniendo menos recorrido del que fue diseñada.

Esa comprobación terminada, lo que queda por establecer es externo al jack:

• la longitud de rosca que debe permanecer enganchada en la rueda sin fin o tuerca en plena extensión, donde la cifra del fabricante no se ha incluido ya en la carrera nominal,
• la longitud ocupada por el final, Extremo de la caña, o clevis en el extremo de trabajo, donde no está dentro de la figura nominal,
• el espacio ocupado por cualquier disposición anti-rotación, fuelles, o cubierta protectora,
• la holgura necesaria para alcanzar el interruptor de límite antes de la parada mecánica, y
• cualquier margen para la estructura a la que se monta el jack, que puede no permitir usar toda la carrera nominal aunque el gato pueda producirla.

Este último es una propiedad de la instalación más que del propio gato, Y es el que nadie pone en un dibujo.

Un gato con carrera nominal de 500 mm instalado en un bastidor que solo permite 430 mm de movimiento se quedará fuera del marco antes de quedarse sin gato. El interruptor de límite, conjunto a partir de la cifra nominal, nunca tropieza. La estructura soporta la carga en su lugar.

Dimensionar correctamente la carga forma parte de la pregunta de viaje

Hay una segunda razón por la que un gato se detiene antes de donde debería: No le falta de carrera, carece de fuerza, Y se queda parado.

La fuerza que debe producir un gato no es solo el peso que levanta. Es la suma de la carga estática, la fuerza necesaria para acelerar esa masa, La fricción en la guía, y, en una unidad montada verticalmente, El peso del propio tornillo, que en un diseño de traslación de trazo largo puede ser una fracción significativa del total.

La fricción en la guía es el término que más a menudo se omite. Cuánto aporta depende del tipo de guía, los datos de fricción propios del fabricante de la guía para ese producto, Cómo se lubrica y se mantiene la guía, y cómo se distribuye la carga entre ellos, y esas entradas varían lo suficiente entre instalaciones como para que no se pueda transportar una cifra porcentual única de una máquina a otra. Lo que necesita un cálculo de dimensionamiento es el coeficiente o la fuerza de fricción que el fabricante de la guía publica para la guía específica, aplicado a la carga normal real en esa disposición, y cuando esos datos no están disponibles, una medición en la propia máquina. Un conector especificado solo contra la carga útil e instalado en una guía deslizante es un conector que está subdimensionado en una cantidad que nadie calculó, y el síntoma es una unidad que se mueve despacio, se calienta, y ocasionalmente no logra completar la brazada.

Hay una forma de conseguir un control aproximado de ese número sin una tabla de fricción ni un manómetro de fuerza. Cronometra el golpe dos veces en la misma máquina, Una vez con la carga y otra sin ella, a la misma velocidad comandada. La diferencia en el tiempo de recorrido entre las dos tramas refleja el término de fricción y aceleración juntos, y se mide en la máquina que tiene que convivir con ello, que supera un coeficiente de un manual escrito para otra guía. No es una figura de fricción limpia, y la prueba solo funciona en un disco que mantiene la velocidad frente a la carga. Donde el controlador cierra el bucle de velocidad, Una carga más pesada se responde con más par y el tiempo de carrera puede cambiar apenas, Por tanto, una pequeña diferencia no debe interpretarse como un término de fricción pequeña. En ese caso, la propia carga del disco es la medida, y el reloj no. Esta prueba tampoco puede sustituir un cálculo de fuerza o par: Indica, no dimensiona la unidad.

La aceleración también importa. Un gato que mueve una gran masa en una carrera corta a alta velocidad pasa una parte significativa de su ciclo acelerando y desacelerando, y la fuerza máxima durante la aceleración puede superar sustancialmente la carga estática. La cima, No la media, es lo que la unidad debe sobrevivir.

El autobloqueo no es un freno

Un punto más debe ser aquí porque se asume exactamente en las situaciones donde viajar importa más.

Si un gato de tornillo de engranaje sin fin se autobloquea depende de su pala, su eficiencia, La carga, y la configuración, y algunas clases de jacks no se autobloquean en absoluto. No se puede suponer a partir del apellido familiar, a partir de la razón, o por el hecho de que una unidad similar lo hiciera; Debe confirmarse con la documentación del modelo específico y del lead específico. Donde una unidad es autobloqueante, La carga no hará retroaccionar el tornillo cuando el motor se detenga. Eso es una propiedad real y útil. No es una función de seguridad.

Los fabricantes de unidades de engranajes sin fin establecen explícitamente que una unidad autobloqueante no debe estar sometida a grandes torques de inercia inversa desde el lado de la carga, porque la propiedad de autobloqueo no implica la capacidad de absorber esa energía sin dañar. Una carga que se mueve en modo rodante, o un mecanismo que puede ser empujado por una fuerza externa, Introduce par en el gato a través de la salida en lugar de la entrada. El autobloqueo resiste la conducción lenta hacia atrás; no logra un impacto.

Para un jack montado verticalmente que sostiene una carga sobre personas o sobre equipos, La función de sujeción pertenece a un freno mecánico, un contrapeso, o un retenedor mecánico, y el sistema límite pertenece al sistema de control. Tratar el autobloqueo como la última línea de defensa es un error de diseño que solo aparece una vez.

Preparando el sobre de viaje

El dibujo del sobre es el mismo documento que necesita un proveedor, sea cual sea el resultado de ello. Donde la disposición resulta ser un gato tornillo de engranaje sin fin, la Reductor de tornillo de engranaje sin fin SWL El rango es la familia a la que se dirige esta discusión, y las figuras que deciden la selección son las que ya están en esa hoja y no en cualquier página de catálogo.

La salida práctica de todo esto es un solo dibujo, Y merece la pena fabricarlo antes de que se pida el jack en lugar de después de instalarlo. Una hoja, Una Escala, con lo siguiente establecido para la unidad y la instalación específicas.

Las dos líneas que evitan los fallos comunes son la séptima y la octava. El límite eléctrico debe dispararse con el margen antes de alcanzar la parada mecánica, y ese margen debe mantenerse en la posición instalada, No solo en el banquillo. Si el tope mecánico es lo que la máquina golpea en funcionamiento normal, El interruptor de límite es decorativo.

Los dos números que se escriben mal

Cada cálculo de viaje es aritméticamente correcto. Cuando un gato se detiene antes de un momento o se detiene bruscamente, El error está en lo que se incluyó en la fórmula, y en la práctica casi siempre es una de dos cifras.

La primera es la velocidad de entrada. El cálculo se realiza a 50 Hz y 1500 rpm, y el motor bajo carga en la frecuencia real de suministro funciona más lento que eso. Los viajes siguen ocurriendo, Simplemente ocurre más tarde de lo que decía el cálculo, y un ciclo que dependía de 15 segundos de movimiento ahora necesita más. En un variador de frecuencia variable, el error ocurre igual de fácilmente: La cifra utilizada es la velocidad máxima programada mientras el proceso hace funcionar el motor por debajo. La velocidad lineal es proporcional a la velocidad de entrada, Así que un error del 5 por ciento en la cifra de velocidad es un error del 5 por ciento en el tiempo de la carrera. Lo que ese error hace a la máquina depende de cómo se detenga el recorrido. Un interruptor de límite activado por la posición no se ve afectado en absoluto por el error de velocidad: El Jack llega al mismo lugar, Un poco más tarde de lo que decía el cálculo. Una parada ordenada a tiempo se ve afectada directamente, porque la distancia recorrida en ese tiempo es proporcional a una velocidad que nunca fue la cifra de la placa con el nombre. Ahí es donde un error del 5 por ciento se convierte en un error real de viaje en lugar de en la programación.

La segunda es la configuración. Una cifra de carrera citada para un tornillo traslador no describe una tuerca móvil del mismo tamaño nominal, porque en uno se desplaza el tornillo y en el otro la tuerca. Las dos disposiciones se parecen en las que la carga se adhiere y se comportan de forma diferente en cada dimensión que importa: ¿qué hilo está funcionando?, ¿cuánto debe mantenerse ocupado?, donde se configuran los interruptores de límite. Un jack ordenado contra una figura de trazo sin la configuración nombrada es un jack ordenado contra la disposición que la cotización asumió.

Ambos errores se detectan con el mismo dibujo, y el objetivo de dibujarla antes del pedido es que ninguno de los dos errores es visible en un catálogo. La tabla de sobres anterior es toda la lista de comprobación; Las dos cifras que aparecen mal en un cálculo son la velocidad del motor leída en una placa de identificación en lugar de medida bajo carga, y un trazo que pertenece a una configuración distinta a la que se está construyendo.

Una hoja, Dibujado a escala, con la velocidad real del motor bajo carga escrita en él. La cuestión del viaje se resuelve allí o no se resuelve en absoluto. La alternativa es aprender en el campo, con un gato atascado, una estructura cargada, y un interruptor de límite que nunca saltaba.

Si la hoja ya existe, La conversación de selección es breve: El modelo específico que se está considerando, El protagonista, El viaje y el dibujo del límite, La carga real, y la velocidad del motor bajo carga. Ese set es lo que La página de contacto necesita convertir un envolvente de viaje en una configuración.