Tuổi thọ Xi lanh điện Electric Actuator: Cách ước tính cho bộ truyền động trục vít bi và con lăn

Giới thiệu

Ước tính thời gian một phần của thiết bị sẽ tồn tại trong một ứng dụng là thông tin quan trọng trong quy trình đặc tả. Hướng dẫn từng bước này xem xét cách ước tính tuổi thọ của Xi lanh điện Electric Actuator, sử dụng công nghệ trục vít bi ball screw hoặc con lăn roller screw, trong các ứng dụng yêu cầu tải không đổi hoặc thay đổi (thay đổi). Ngoài ra, bạn sẽ học cách tính tuổi thọ theo đơn vị thời gian (ngày, năm, v.v.) và cách so sánh tuổi thọ dự kiến của hai giải pháp khác nhau.

Tải trọng chỉ là một yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của bộ truyền động. Các yếu tố có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tuổi thọ hoặc dẫn đến hư hỏng sớm bao gồm lắp/căn chỉnh không chính xác, thiếu dầu bôi trơn, nhiệt độ và các điều kiện môi trường khắc nghiệt khác. Hãy xem xét từng yếu tố này để đảm bảo tuổi thọ lâu dài và hoạt động không cần bảo trì cho ứng dụng của bạn.

LƯU Ý: Các tính toán trong hướng dẫn này là ước tính tuổi thọ lý thuyết và không đảm bảo tuổi thọ thực tế của bộ truyền động

Định nghĩa

Xếp hạng tải động (DLR Dynamic Load Rating)

DLR là thuật ngữ ổ trục biểu thị tải trọng không đổi có thể áp dụng (về hướng và độ lớn) trong đó thiết bị ổ bi sẽ đạt được 1.000.000 vòng quay (vòng quay) tuổi thọ định mức.

• Còn được gọi là ký hiệu C.
• Được cung cấp bởi các nhà sản xuất cho các tổ hợp vít bi ball screw & con lăn roller screw.
• Độ lớn của định mức tải trọng động (DLR) thường phụ thuộc vào đường kính vít, trục vít và số lượng các phần tử lăn tuần hoàn (bi hoặc con lăn) bên trong đai ốc chịu tải đồng thời.

LƯU Ý: Các nhà sản xuất vít thường công bố số DLR lý thuyết cho vít của họ.

Tải liên tục

Tải không đổi là tải không thay đổi trong toàn bộ chu kỳ làm việc.

Tải thay đổi và động lực tương đương

Tải trọng Trong trường hợp tải trọng thay đổi (tải trọng thay đổi trong chu kỳ làm việc) thì cần tính tải trọng động tương đương hay còn gọi là Pe.

Tải trọng động tương đương hoặc Pe là tải trọng động tác động lên trục vít, tải trọng này nếu được áp dụng liên tục sẽ có tác động tương tự đến tuổi thọ của trục vít giống như các tải trọng thực tế kết hợp.

Trong trường hợp tải không đổi: tải tương đương = tải thực tế

“L10” Life

L10 là phép tính tuổi thọ mà tại đó 10% vòng bi trong ứng dụng đó có thể bị hỏng do hỏng mỏi cổ điển. (Hoặc, tuổi thọ mà 90% sẽ vẫn hoạt động). Tuổi thọ L10 đối với một nhóm bộ truyền động trục vít giống hệt nhau hoạt động trong cùng điều kiện, là tuổi thọ có độ lớn sao cho 90% các bộ truyền động này có xác suất thống kê đạt được.

• Không bao gồm bất kỳ dạng hư hỏng nào khác như thiếu bôi trơn, lắp sai, v.v.
• Tính toán tuổi thọ L10 cung cấp ước tính tuổi thọ lý thuyết dựa trên tập hợp các số liệu thống kê. Đây không phải là sự đảm bảo về hiệu suất mà là hướng dẫn về tuổi thọ dự kiến.
• Ngoài Hoa Kỳ, nó có thể được gọi là tuổi thọ “B10”

Cách ước tính tuổi thọ (L10) với tải trọng không đổi

Để ước tính tuổi thọ với tải không đổi, công thức cơ bản xác định giá trị này là:

L₁₀ Travel life in millions of units (in or mm), where:

C = Dynamic load rating (lbf) or (N)

P_e = Equivalent load (lbf) or (N)

• If application load is constant across all movements, then: the equivalent load = actual load
• If application load is varying across movements, then: an equivalent load must be calculated (see next page)

NOTE: Use same units (lbf or N or kN) as DLR so units cancel each other

l = Screw lead (in/rev) or (mm/rev) NOTE: Use desired linear units (in or mm).

EXAMPLE

Estimating Life (L10) with a constant Load

To calculate travel life:

C = 10,000 lbf

P_e = 5,000 lbf

l = 5 mm

The underlying formula that defines this value is:

Cách ước tính tuổi thọ (L10) với tải trọng thay đổi

Như đã giải thích trong phần định nghĩa ở trang 5, khi tải trọng thay đổi trong chu kỳ làm việc thì cần phải tính toán tải trọng động tương đương (Pe). Pe được định nghĩa lại ở đây là tải trọng động tác động lên trục vít và trọng tâm, tải trọng này nếu được áp dụng liên tục sẽ có tác động tương tự đến tuổi thọ thực tế của vít giống như tải trọng thực tế kết hợp.

Sử dụng phép tính “Tải trọng tương đương” bên dưới, khi tải trọng không cố định trong toàn bộ hành trình. Trong trường hợp chỉ có sự thay đổi nhỏ về tải trọng, hãy sử dụng tải trọng lớn nhất để tính tuổi thọ.

Where:

P_e = Equivalent load (lbs) or (N)

P_n = Each increment at different load (lbs) or (N)

L = Total distance traveled per cycle (extend + retract stroke) (L = L1 + L2 + L3 + Ln)

L_n = Each increment of stroke (in) or (mm) at different load

Then use the calculated P_e in the life calculation shown previously.

Remember…

C = Dynamic load rating (in) or (mm)

P_e = Equivalent load (lbf) or (N)

l = Screw lead (in/rev) or (mm/rev)

Cách ước tính tuổi thọ (L10) với tải trọng thay đổi

LƯU Ý: Hơn 10 lần thời gian di chuyển so với ứng dụng đơn giản. Khi tải thay đổi bị bỏ qua và đơn giản hóa thành 5.000 lbf (để bảo toàn hoặc để tính toán nhanh), lỗi làm tròn có thể là độ lớn của chênh lệch được tính toán có thể lớn và lựa chọn sai bộ truyền động. Đảm bảo hiểu đầy đủ nếu ứng dụng là tải liên tục hoặc tải thay đổi.

Cách tính tuổi thọ ước tính theo thời gian (ngày, năm)

Bạn cần gì?

• L₁₀ life calculation in distance
• L Total distance traveled per cycle (extend + retract stroke)
• Number of cycles per minute (CpM)
• Number of hours operated per day (HpD)
• Number of days of operation per year (DpY)

Cách so sánh tuổi thọ giữa hai bộ Xi lanh điện Electric Actuator

Sử dụng công thức dưới đây để so sánh các sản phẩm bộ truyền động.

NOTE: Use higher DLR as DLR A. This formula can be used to compare: ball vs. roller, size 1 vs. size 2, or manufacturer A vs. manufacturer B.

Tóm tắt tổng hợp

Khi xác định tuổi thọ của Xi lanh điện Electric Actuator, bên trong ứng dụng máy móc, điều quan trọng là phải đánh giá tác động của tải trọng lên trục vít. Tính toán cho các tải không đổi yêu cầu một công thức khác với tính toán cho các tải thay đổi. Bên cạnh tải trọng, các yếu tố khác ảnh hưởng đến cách trục vít hoạt động bên trong bộ truyền động, bao gồm phương pháp sản xuất, thiết kế bộ truyền động, bôi trơn, vận tốc, nhiệt độ, mài mòn, ăn mòn, nhiễm bẩn và các yếu tố động khác như sai lệch và rung động.

Các tính toán trong hướng dẫn này sẽ cung cấp cho bạn ước tính chung về tuổi thọ của Xi lanh điện Electric Actuator dựa trên dữ liệu thống kê. Để đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho ứng dụng của bạn, ngoài tải trọng, hãy xem xét các yếu tố khác này trong phân tích đặc điểm kỹ thuật của bạn.