Load Capacity

1.3.1 부하 능력

프로파일 레일 가이드레일의 부하 능력은 부하 능력값으로 표시됩니다. 이 값은 제품 선정의 기준을 제공하며, DIN ISO 14728-1(동정격 하중)과 DIN ISO 14728-2(정정격 하중)에 따라 계산됩니다.

부하 능력은 영구적인 손상이 발생하기 전에 가이드레일이 견딜 수 있는 힘 또는 하중을 나타냅니다. 부하 능력의 크기는 다음 요인들에 의해 결정됩니다:

• 하중을 받는 전동체 열의 수
• 열당 하중을 받는 전동체의 수
• 전동체 직경
• 전동체 길이(롤러의 경우)
• 접촉각
• 재질
• 궤도면 표면 경도

SCHNEEBERGER MONORAIL 가이드레일은 모든 방향의 힘과 모든 축에 대한 모멘트를 견딜 수 있습니다. 부하 능력은 동정격 하중과 정정격 하중의 두 가지로 나뉩니다.

캐리지에 가해지는 힘과 모멘트

부하 능력 유형

1.3.2 동정격 하중 C

동정격 하중 C는 전동체 접촉이 100,000미터의 주행 수명을 달성할 수 있는 일정 하중으로 정의됩니다. 이는 전동체 접촉의 사용 수명을 계산하는 데 필수적인 데이터입니다.

사용 수명 계산

전동체 접촉의 사용 수명은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:

다른 주행 수명에 대한 동정격 하중 환산

SCHNEEBERGER 카탈로그의 동정격 하중 C는 100,000미터 주행 수명(C₁₀₀)을 기준으로 합니다. 50,000미터 주행 수명 기준값이 필요한 경우, 다음 환산 공식을 사용할 수 있습니다:

동정격 하중의 환산

1.3.3 정정격 하중 C₀

정정격 하중 C₀(N)는 SCHNEEBERGER MONORAIL 가이드레일 설계에서 중요한 특성 매개변수입니다. 정적 안전율을 검증하는 데 사용됩니다.

DIN ISO 14728-2에 따르면, 정정격 하중 C₀는 전동체-궤도면 접촉부에서 전동체 직경의 0.0001배에 해당하는 소성 변형을 일으키는 힘으로 정의됩니다.

정정격 하중은 정지 또는 저속 이동 중인 가이드레일의 하중 한계를 나타냅니다. 작동 중에는 가이드레일이 정정격 하중을 초과하는 힘을 받지 않도록 해야 합니다. 이는 진동이나 충격과 같은 단시간 이벤트에도 적용됩니다.

정적 안전율 S₀

정적 안전율 S₀는 전동체와 궤도면의 허용할 수 없는 영구 변형에 대한 보호 값입니다. 이는 정정격 하중 C₀와 정적 등가 하중 P₀의 비율로 정의됩니다:

정적 안전율 S₀

P₀의 결정

P₀의 경우, 전동체 접촉면에 실제로 작용하는 힘을 고려해야 합니다. 전동체 접촉면 변형에 대한 결정 요인은 매우 짧은 시간에 발생할 수도 있는 최대 진폭입니다.

해당 응용 분야와 작동 조건에 따라, 정적 신뢰도 계수에 대한 적절한 안전율이 권장됩니다. 4.10절 - 계산 및 치수 결정을 참조하십시오.

1.3.4 정적 및 동적 모멘트

허용 정적 모멘트 M₀는 캐리지에 정정격 하중 C₀와 동일한 하중을 발생시키는 모멘트입니다. 마찬가지로 허용 동적 모멘트 M은 동정격 하중 C에 해당합니다.

허용 동적 모멘트는 가이드레일 설계에서 매우 중요하며, 특히 캐리지에 가해지는 횡방향 모멘트 M_Q 및 종방향 모멘트 M_L 하중과 관련이 있습니다. 횡방향 및 종방향 모멘트는 전체 가이드레일 하중을 증가시키며, 사용 수명 및 정적 안전율 S₀를 계산할 때 반드시 고려해야 합니다. 4.10절 - 계산 및 선정을 참조하십시오.

캐리지에 가해지는 모멘트

종방향 모멘트 M_L

허용 종방향 모멘트 M_L의 크기는 주로 열당 전동체 수, 따라서 캐리지 길이에도 좌우됩니다. 긴 캐리지는 짧은 캐리지보다 더 큰 모멘트를 견딜 수 있습니다. 이 과정에서 개별 전동체에 가해지는 하중은 바깥쪽 가장자리에서 캐리지 중심 쪽으로 분산됩니다.

횡방향 모멘트 M_Q

캐리지 길이 외에도, 궤도면 간격은 허용 횡방향 모멘트 M_Q의 크기에 있어 매우 중요합니다. 이른바 O형 형상에서는 X형 형상 가이드레일보다 궤도면 간격이 더 넓습니다. 1.2절 - 프로파일 레일 가이드레일의 구조를 참조하십시오.

정적 횡방향 모멘트 M_0Q의 제한

정적 횡방향 모멘트 M_0Q는 전동체 접촉 변형에만 관련됩니다. 그러나 프로파일 레일 가이드레일의 최대 허용 횡방향 모멘트는 캐리지와 가이드레일의 스크류 연결에 의해서도 제한됩니다. 4.11.7절 - 가이드레일 설치 - 허용 인장력 및 횡방향 토크를 참조하십시오.

SCHNEEBERGER MONORAIL의 모멘트 특성

SCHNEEBERGER MONORAIL 가이드레일에서는 네 개의 궤도면이 서로 90°로 배치됩니다. 이로 인해 횡축(M_L)과 수직축에 대한 종방향 모멘트에서 동일하게 높은 부하 능력을 얻을 수 있습니다.

가이드레일의 O형 형상으로 인해 넓은 궤도면 간격이 확보되어, 종축(M_Q)에 대한 모멘트에서 높은 부하 능력을 얻을 수 있습니다. 각 제품의 구체적인 값은 SCHNEEBERGER MONORAIL 및 AMS 제품 카탈로그에서 확인할 수 있습니다.

1.3.5 하중 방향

SCHNEEBERGER MONORAIL 및 AMS 제품 카탈로그의 정정격(C₀) 및 동정격(C) 하중 능력은 인장/압축/측면 힘의 하중 방향에 대해 규정됩니다.

다양한 각도(0°, 90°, 180°, 270°)에서의 하중 방향

부하 능력과 각도의 관계

가이드레일이 다른 각도로 하중을 받으면 부하 능력이 감소합니다. 그 이유는 내부 힘 흡수 방식에 있습니다. 이상적으로는 힘이 2개의 궤도면에 의해 흡수됩니다. 최악의 경우, 하중 각도가 45° 미만이면 하나의 궤도면만이 하중을 지지합니다.

사용 수명에 대한 힘의 방향의 영향: 롤러 가이드레일 MR(빨간색)과 볼 가이드레일 BM(노란색)

사용 수명에 대한 영향

SCHNEEBERGER MONORAIL 가이드레일의 부하 능력과 사용 수명은 하중 방향에 좌우됩니다. 사용 수명을 계산할 때는 이 요인을 반영하기 위해 결합 등가 하중 P를 사용해야 합니다.

힘의 분해

기하학적으로, 경사진 힘 방향의 경우, 아래 그림에 표시된 총 하중 F_res를 기준으로 수평 힘 성분 F_Y와 수직 힘 성분 F_Z가 벡터 합으로 더해져 캐리지에 작용합니다.

총 하중 F_res에 대한 수평 F_Y와 수직 F_Z 힘 성분의 벡터 합

등가 하중 공식

반대로, 등가 하중 P가 주어지면, 힘 성분은 다음 공식을 사용하여 대수적으로 더해집니다:

등가 하중 공식

따라서 주 방향과 다른 힘의 경우, 동적 등가 하중은 가이드레일에 실제로 작용하는 힘보다 항상 큽니다. 이 방법을 통해 동정격 하중 C를 항상 사용 수명 공식에 사용할 수 있으며, 동시에 경사진 하중 방향으로 인한 부하 능력 감소와 이에 따른 사용 수명 감소를 반영할 수 있습니다. 4.10절 - 계산 및 선정을 참조하십시오.

사용 수명 공식

정격 사용 수명 공식

경사 하중으로 인한 사용 수명 손실

경사 하중으로 인한 사용 수명 손실은 상당할 수 있습니다. 왜냐하면 계산에는 지수 q ≈ 3인 C/P 비율이 포함되기 때문입니다. 최악의 경우, 힘의 각도가 45° 미만이면 사용 수명은 주 방향 하중 대비 약 2/3만큼 감소합니다.