1.3.1 ความสามารถในการรับภาระ
ความสามารถในการรับภาระของรางนำแบบรางร่องแสดงด้วยค่าความสามารถในการรับภาระ ค่าเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกผลิตภัณฑ์ และคำนวณตาม DIN ISO 14728-1 (ความสามารถในการรับภาระพลวัต) และ DIN ISO 14728-2 (ความสามารถในการรับภาระสถิต)
ความสามารถในการรับภาระแสดงถึงแรงหรือภาระที่รางนำสามารถรับได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหายถาวร ขนาดของความสามารถในการรับภาระกำหนดโดยปัจจัยต่อไปนี้:
- จำนวนแถวชิ้นส่วนกลิ้งที่รับภาระ
- จำนวนชิ้นส่วนกลิ้งที่รับภาระต่อแถว
- เส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นส่วนกลิ้ง
- ความยาวของชิ้นส่วนกลิ้ง (สำหรับลูกกลิ้ง)
- มุมสัมผัส
- วัสดุ
- ความแข็งของพื้นผิวรางวิ่ง
รางนำ SCHNEEBERGER MONORAIL สามารถรับแรงจากทุกทิศทางและโมเมนต์รอบทุกแกน ความสามารถในการรับภาระแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ ความสามารถในการรับภาระพลวัตและความสามารถในการรับภาระสถิต
Forces and moments on the carriage
แรงและโมเมนต์ที่กระทำบนแคร่เลื่อน
คำอธิบายสัญลักษณ์:
โมเมนต์ (Moments)
ความสามารถในการรับภาระ (Load Capacity)
ประเภทความสามารถในการรับภาระ
ความสามารถในการรับภาระพลวัต C
ใช้กับรางนำที่อยู่ในการเคลื่อนที่ ใช้สำหรับคำนวณอายุการใช้งาน
ความสามารถในการรับภาระสถิต C0
ใช้กับรางนำที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ช้า ใช้สำหรับประเมินภาระสูงสุดที่อนุญาต
ค่าความสามารถในการรับภาระเสมอสัมพันธ์กับความสามารถในการรับภาระของแคร่เลื่อนเดี่ยว เมื่อใช้แคร่เลื่อนหลายอันบนแกนเดียว ความสามารถในการรับภาระจะไม่คูณกัน เนื่องจากการใช้งานแบบแข็งไม่อนุญาตให้มีการกระจายภาระสม่ำเสมอระหว่างแคร่เลื่อน
หมายเหตุสำคัญ
เนื่องจากการกระจายภาระจริงที่ไม่สม่ำเสมอ เมื่อออกแบบโดยใช้แคร่เลื่อนหลายอัน ควรใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยที่เหมาะสมในการคำนวณ โปรดดูตารางข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์สำหรับค่าความสามารถในการรับภาระของแต่ละผลิตภัณฑ์
1.3.2 ความสามารถในการรับภาระพลวัต C
ความสามารถในการรับภาระพลวัต C นิยามเป็นภาระคงที่ที่การสัมผัสกลิ้งสามารถบรรลุอายุการเดินทาง 100,000 เมตร ข้อมูลนี้จำเป็นสำหรับการคำนวณอายุการใช้งานของการสัมผัสชิ้นส่วนกลิ้ง
การคำนวณอายุการใช้งาน
อายุการใช้งานของการสัมผัสกลิ้งสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
L = (C / P)p × 100,000 m
L = อายุการเดินทาง (เมตร)
C = ความสามารถในการรับภาระพลวัต (N)
P = ภาระพลวัตสมมูล (N)
p = เลขชี้กำลังอายุการใช้งาน (ลูกบอล = 3, ลูกกลิ้ง = 10/3)
การแปลงความสามารถในการรับภาระพลวัตสำหรับอายุการเดินทางต่างกัน
ความสามารถในการรับภาระพลวัต C ในแคตตาล็อก SCHNEEBERGER อ้างอิงกับอายุการเดินทาง 100,000 เมตร (C100) หากต้องการค่าที่อ้างอิงกับอายุการเดินทาง 50,000 เมตร สามารถใช้สูตรแปลงต่อไปนี้:
Conversion of dynamic load capacity
สูตรแปลงความสามารถในการรับภาระพลวัต
C50 = 1.23 × C100 (รางนำลูกบอล)
C50 = 1.26 × C100 (รางนำลูกกลิ้ง)
1.3.3 ความสามารถในการรับภาระสถิต C₀
ความสามารถในการรับภาระสถิต C₀ (N) เป็นพารามิเตอร์คุณลักษณะสำคัญในการออกแบบรางนำ SCHNEEBERGER MONORAIL ใช้สำหรับการตรวจสอบค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสถิต
ตาม DIN ISO 14728-2 ความสามารถในการรับภาระสถิต C₀ นิยามเป็นแรงที่สอดคล้องกับการเสียรูปแบบพลาสติก ที่จุดสัมผัสชิ้นส่วนกลิ้ง-รางวิ่งเท่ากับ 0.0001 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางชิ้นส่วนกลิ้ง
ความสามารถในการรับภาระสถิตระบุขีดจำกัดภาระของรางนำที่หยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่ช้า ระหว่างการทำงาน ต้องให้แน่ใจว่ารางนำไม่รับแรงที่เกินความสามารถในการรับภาระสถิต ซึ่งรวมถึงเหตุการณ์ระยะสั้น เช่น การสั่นสะเทือนหรือการกระแทก
ข้อควรพิจารณาสำคัญ
แม้แต่ภาระการสั่นสะเทือนหรือการกระแทกในระยะสั้นต้องไม่เกินความสามารถในการรับภาระสถิต การเกินขีดจำกัดนี้อาจทำให้เกิดการเสียรูปถาวรของชิ้นส่วนกลิ้งและรางวิ่ง ส่งผลต่อประสิทธิภาพและความแม่นยำของรางนำ
ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสถิต S₀
ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสถิต S₀ เป็นค่าป้องกันการเสียรูปถาวรที่ไม่อนุญาตของชิ้นส่วนกลิ้งและรางวิ่ง นิยามเป็นอัตราส่วนของความสามารถในการรับภาระสถิต C₀ ต่อแรงสมมูลสถิต P₀:
Static safety factor S₀
สูตรค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสถิต
S0 = C0 / P0
S0 = ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสถิต
C0 = ความสามารถในการรับภาระสถิต (N)
P0 = แรงสมมูลสถิต (N)
การกำหนด P₀
สำหรับ P₀ ต้องพิจารณาแรงจริงที่กระทำบนพื้นผิวสัมผัสกลิ้ง ปัจจัยกำหนดสำหรับการเสียรูปพื้นผิวสัมผัสกลิ้งคือแอมพลิจูดสูงสุด ซึ่งอาจเกิดขึ้นแม้ในช่วงเวลาสั้นมาก
ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยที่แนะนำ
ขึ้นอยู่กับความต้องการและสภาพการทำงาน แนะนำค่าต่ำสุดต่อไปนี้สำหรับค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสถิต S₀:
| สภาพการทำงาน | S₀ ที่แนะนำ |
|---|---|
| การทำงานปกติที่มีการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด | ≥ 1.5 |
| ภาระสลับและการสั่นสะเทือนระดับปานกลาง | ≥ 2.0 |
| ภาระกระแทกและการสั่นสะเทือนสูง | ≥ 3.0 |
| ความเค้นพลวัตสูง ภาระกระแทกและการสั่นสะเทือนสูง | ≥ 5.0 |
คำแนะนำการออกแบบ
สำหรับวิธีการคำนวณโดยละเอียด โปรดดูหัวข้อ 4.10 - การคำนวณและการเลือก ในการออกแบบจริง ควรเลือกค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยที่เหมาะสมตามสภาพการทำงานเฉพาะของการใช้งาน
1.3.4 โมเมนต์สถิตและพลวัต
โมเมนต์สถิตที่อนุญาต M₀ คือโมเมนต์ที่สร้างภาระเท่ากับความสามารถในการรับภาระสถิต C₀ บนแคร่เลื่อน ในทำนองเดียวกัน โมเมนต์พลวัตที่อนุญาต M สอดคล้องกับความสามารถในการรับภาระพลวัต C
โมเมนต์พลวัตที่อนุญาตมีความสำคัญต่อการออกแบบรางนำ โดยเฉพาะในส่วนที่เกี่ยวกับโมเมนต์ตามขวาง MQ และภาระโมเมนต์ตามยาว ML บนแคร่เลื่อน โมเมนต์ตามขวางและตามยาวเพิ่มภาระโดยรวมของรางนำ และต้องได้รับการพิจารณาอย่างสอดคล้องเมื่อคำนวณอายุการใช้งานและค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสถิต S₀ ดูหัวข้อ 4.10 - การคำนวณและการเลือก
Moments on the carriage
โมเมนต์ที่กระทำบนแคร่เลื่อน
คำอธิบายสัญลักษณ์โมเมนต์:
โมเมนต์พลวัต
โมเมนต์สถิต
โมเมนต์ตามยาว ML
ขนาดของโมเมนต์ตามยาวที่อนุญาต ML ขึ้นอยู่หลักกับจำนวนชิ้นส่วนกลิ้งต่อแถว และดังนั้นยังขึ้นอยู่กับความยาวของแคร่เลื่อน แคร่เลื่อนยาวสามารถรับโมเมนต์ที่สูงกว่าแคร่เลื่อนสั้น ในกระบวนการนี้ ภาระบนชิ้นส่วนกลิ้งแต่ละชิ้นกระจายจากขอบด้านนอกไปยังศูนย์กลางแคร่เลื่อน
โมเมนต์ตามยาว ML / M0L
โมเมนต์หมุนรอบแกนตามยาวของรางนำ ขนาดโมเมนต์ขึ้นอยู่กับความยาวแคร่เลื่อนและจำนวนชิ้นส่วนกลิ้งต่อแถว
โมเมนต์ตามขวาง MQ / M0Q
โมเมนต์หมุนรอบแกนตามขวางของรางนำ ขนาดโมเมนต์ขึ้นอยู่กับระยะห่างรางวิ่งและการกำหนดค่าทางเรขาคณิต
โมเมนต์ตามขวาง MQ
นอกจากความยาวแคร่เลื่อน ระยะห่างรางวิ่งยังมีความสำคัญต่อขนาดของโมเมนต์ตามขวางที่อนุญาต MQ ด้วยเรขาคณิตแบบ O ระยะห่างรางวิ่งจะมากกว่ารางนำแบบ X-เรขาคณิต ดูหัวข้อ 1.2 - การก่อสร้างรางนำแบบรางร่อง
ข้อจำกัดของโมเมนต์ตามขวางสถิต M0Q
โมเมนต์ตามขวางสถิต M0Q สัมพันธ์กับการเสียรูปของการสัมผัสกลิ้งเท่านั้น อย่างไรก็ตาม โมเมนต์ตามขวางสูงสุดที่อนุญาตของรางนำแบบรางร่องยังถูกจำกัดโดยการเชื่อมต่อสกรูของแคร่เลื่อนและรางนำ ดูหัวข้อ 4.11.7 - การติดตั้งรางนำ - แรงดึงที่อนุญาตและแรงบิดตามขวาง
คุณลักษณะโมเมนต์ของ SCHNEEBERGER MONORAIL
ในรางนำ SCHNEEBERGER MONORAIL รางวิ่งสี่ราง ถูกกำหนดค่าที่ 90° ต่อกัน ส่งผลให้มีความสามารถในการรับภาระสูงเท่ากันสำหรับโมเมนต์ตามยาวรอบแกนตามขวาง (ML) และแกนแนวตั้ง
เนื่องจากเรขาคณิตแบบ O ของรางนำ จึงบรรลุระยะห่างรางวิ่งที่ใหญ่ ส่งผลให้มีความสามารถในการรับภาระสูงสำหรับโมเมนต์รอบแกนตามยาว (MQ) ค่าเฉพาะสำหรับแต่ละผลิตภัณฑ์สามารถพบได้ในแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ SCHNEEBERGER MONORAIL และ AMS
จุดสำคัญในการออกแบบ
- แคร่เลื่อนยาว (ประเภท B, D และ G) มีประสิทธิภาพดีที่สุดในความแข็งแกร่งภายใต้ภาระแรงและโมเมนต์ เนื่องจากมีชิ้นส่วนกลิ้งรับภาระจำนวนมาก
- โมเมนต์ตามขวางและตามยาวเพิ่มภาระโดยรวมของรางนำ ต้องพิจารณาเมื่อคำนวณอายุการใช้งาน
- ความแข็งแกร่งของการเชื่อมต่อสกรูอาจจำกัดโมเมนต์ตามขวางสูงสุดที่อนุญาต
1.3.5 ทิศทางภาระ
ความสามารถในการรับภาระสถิต (C₀) และพลวัต (C) ในแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ SCHNEEBERGER MONORAIL และ AMS ถูกระบุสำหรับทิศทางภาระของแรงดึง/อัด/ด้านข้าง
Load directions at different angles (0°, 90°, 180°, 270°)
ทิศทางภาระที่มุมต่างกัน (0°, 90°, 180°, 270°)
ความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการรับภาระและมุม
หากรางนำถูกรับภาระที่มุมต่างกัน ความสามารถในการรับภาระจะลดลง เหตุผลอยู่ที่วิธีการรับแรงภายใน ในสภาวะอุดมคติ แรงถูกรับโดยรางวิ่ง 2 ราง ในกรณีที่แย่ที่สุด เมื่อมุมภาระต่ำกว่า 45° จะมีเพียงรางวิ่งเดียวที่รับภาระ
ผลของทิศทางภาระ 45°
ความสามารถในการรับภาระลดลงเหลือประมาณ 70% ของค่าเดิม
อายุการใช้งานลดลงเหลือประมาณ 30%
Influence of the direction of force on the service life: Roller guideway MR (red) and ball guideway BM (yellow)
อิทธิพลของทิศทางแรงต่ออายุการใช้งาน: รางนำลูกกลิ้ง MR (สีแดง) และรางนำลูกบอล BM (สีเหลือง)
ผลต่ออายุการใช้งาน
ความสามารถในการรับภาระและอายุการใช้งานของรางนำ SCHNEEBERGER MONORAIL ขึ้นอยู่กับทิศทางภาระ เมื่อคำนวณอายุการใช้งาน ต้องใช้แรงสมมูลรวม P เพื่อพิจารณาปัจจัยนี้
การแยกแรง
ทางเรขาคณิต สำหรับทิศทางแรงที่เอียง โดยอ้างอิงกับภาระรวม Fres ที่แสดงในรูปด้านล่าง ส่วนประกอบแรงแนวนอน FY และส่วนประกอบแรงแนวตั้ง FZ ถูกบวกด้วยการบวกเวกเตอร์เพื่อกระทำบนแคร่เลื่อน
Vector addition of the horizontal FY and vertical FZ force components for the total load Fres
การบวกเวกเตอร์ของส่วนประกอบแรงแนวนอน FY และแนวตั้ง FZ สำหรับภาระรวม Fres
สูตรแรงสมมูล
ในทางกลับกัน กำหนดแรงสมมูล P ส่วนประกอบแรงถูกบวกด้วยพีชคณิตโดยใช้สูตรต่อไปนี้:
Equivalent force formula
สูตรแรงสมมูล
P = |FY| + |FZ|
P = แรงสมมูล
FY = ส่วนประกอบแรงแนวนอน (แรงทิศทาง Y)
FZ = ส่วนประกอบแรงแนวตั้ง (แรงทิศทาง Z)
ดังนั้น สำหรับแรงที่ต่างจากทิศทางหลัก แรงสมมูลพลวัตจะมากกว่าแรงจริงที่กระทำบนรางนำเสมอ วิธีนี้ช่วยให้สามารถใช้ความสามารถในการรับภาระพลวัต C ในสูตรอายุการใช้งานเสมอ พร้อมทั้งพิจารณาความสามารถในการรับภาระที่ลดลงเนื่องจากทิศทางภาระที่เอียง และการลดลงของอายุการใช้งานที่เกี่ยวข้อง ดูหัวข้อ 4.10 - การคำนวณและการเลือก
สูตรอายุการใช้งาน
Nominal service life formula
สูตรอายุการใช้งานระบุ
Lnom = a1 × (C / P)q × 100 km
Lnom = อายุการใช้งานระบุ
C = ความสามารถในการรับภาระพลวัต
P = แรงสมมูล
a1 = ค่าสัมประสิทธิ์ปรับอายุการใช้งาน
q = เลขชี้กำลังการคำนวณอายุการใช้งาน (ลูกกลิ้ง = 10/3, ลูกบอล = 3)
การสูญเสียอายุการใช้งานเนื่องจากภาระเอียง
การสูญเสียอายุการใช้งานเนื่องจากภาระเอียงอาจมีนัยสำคัญ เนื่องจากการคำนวณรวมอัตราส่วน C/P ที่มีเลขชี้กำลัง q ≈ 3 ในกรณีที่แย่ที่สุด เมื่อมุมแรงต่ำกว่า 45° อายุการใช้งานจะลดลงประมาณ 2/3 เมื่อเทียบกับการรับภาระทิศทางหลัก
คำแนะนำการออกแบบ
ดังนั้น เมื่อออกแบบแกน ให้แน่ใจว่ารางนำถูกกำหนดค่าตามทิศทางภาระหลัก เพื่อให้ได้อายุการใช้งานสูงสุด
หลักการกำหนดค่าภาระ
โดยพื้นฐาน ควรกำหนดค่ารางนำเพื่อให้แรงที่เกิดขึ้นกระจายสม่ำเสมอที่สุดบนแคร่เลื่อน โดยให้ภาระหลักกระทำในทิศทางดึง/อัด ข้อดีคือแรงสามารถถูกรับโดยรางนำโดยตรง และถ่ายโอนไปยังโครงสร้างโดยรอบผ่านสกรูยึด แรงด้านข้างสูงในบางกรณีสร้างโมเมนต์ที่กระทำบนรางนำ ซึ่งสามารถส่งผ่านได้เฉพาะผ่านพื้นผิวกำหนดตำแหน่งเพิ่มเติมในโครงสร้างการเชื่อมต่อ ทำให้เกิดต้นทุนเพิ่มเติม