Load Capacity

1.3.1 Khả năng tải

Khả năng tải của dẫn hướng ray dạng profin được biểu thị bằng các giá trị khả năng tải. Các giá trị này cung cấp cơ sở cho việc lựa chọn sản phẩm, và được tính toán theo DIN ISO 14728-1 (tải trọng động danh định) và DIN ISO 14728-2 (tải trọng tĩnh danh định).

Khả năng tải thể hiện lực hoặc tải trọng mà dẫn hướng có thể chịu được trước khi xảy ra hư hỏng vĩnh viễn. Độ lớn của khả năng tải được quyết định bởi các yếu tố sau:

• Số hàng con lăn chịu tải
• Số con lăn chịu tải trên mỗi hàng
• Đường kính con lăn
• Chiều dài con lăn (đối với con đũa)
• Góc tiếp xúc
• Vật liệu
• Độ cứng bề mặt rãnh lăn

Dẫn hướng SCHNEEBERGER MONORAIL có thể chịu được lực từ mọi hướng cũng như mô-men quanh mọi trục. Khả năng tải được chia thành hai loại: tải trọng động danh định và tải trọng tĩnh danh định.

Lực và mô-men trên bàn trượt

Các loại khả năng tải

1.3.2 Tải trọng động danh định C

Tải trọng động danh định C được định nghĩa là tải trọng không đổi mà tại đó tiếp xúc lăn có thể đạt được tuổi thọ hành trình 100.000 mét. Đây là dữ liệu thiết yếu cần thiết để tính toán tuổi thọ sử dụng của các tiếp xúc con lăn.

Tính toán tuổi thọ sử dụng

Tuổi thọ sử dụng của các tiếp xúc lăn có thể được tính toán bằng công thức sau:

Chuyển đổi tải trọng động danh định cho các tuổi thọ hành trình khác nhau

Tải trọng động danh định C trong catalog SCHNEEBERGER dựa trên tuổi thọ hành trình 100.000 mét (C₁₀₀). Nếu cần các giá trị dựa trên tuổi thọ hành trình 50.000 mét, có thể sử dụng công thức chuyển đổi sau:

Chuyển đổi tải trọng động danh định

1.3.3 Tải trọng tĩnh danh định C₀

Tải trọng tĩnh danh định C₀ (N) là một thông số đặc trưng quan trọng trong thiết kế dẫn hướng SCHNEEBERGER MONORAIL. Nó được dùng để kiểm tra hệ số an toàn tĩnh.

Theo DIN ISO 14728-2, tải trọng tĩnh danh định C₀ được định nghĩa là lực tương ứng với biến dạng dẻo tại tiếp xúc con lăn - rãnh lăn bằng 0,0001 lần đường kính con lăn.

Tải trọng tĩnh danh định thể hiện giới hạn tải trọng của dẫn hướng khi đứng yên hoặc chuyển động chậm. Trong quá trình vận hành, phải đảm bảo rằng dẫn hướng không chịu lực vượt quá tải trọng tĩnh danh định. Điều này cũng áp dụng cho các sự kiện thời gian ngắn như rung động hoặc va đập.

Hệ số an toàn tĩnh S₀

Hệ số an toàn tĩnh S₀ là giá trị bảo vệ chống lại biến dạng vĩnh viễn không cho phép của con lăn và rãnh lăn. Nó được định nghĩa là tỷ số giữa tải trọng tĩnh danh định C₀ và lực tương đương tĩnh P₀:

Hệ số an toàn tĩnh S₀

Xác định P₀

Đối với P₀, phải xem xét các lực thực tế tác dụng lên bề mặt tiếp xúc lăn. Yếu tố quyết định đối với biến dạng bề mặt tiếp xúc lăn là biên độ cao nhất, có thể xảy ra ngay cả trong khoảng thời gian rất ngắn.

Tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể và điều kiện vận hành, các hệ số an toàn phù hợp được khuyến nghị cho hệ số độ tin cậy tĩnh. Xem Mục 4.10 - Tính toán và lựa chọn kích thước.

1.3.4 Mô-men tĩnh và động

Mô-men tĩnh cho phép M₀ là mô-men tạo ra tải trọng bằng với tải trọng tĩnh danh định C₀ trên bàn trượt. Tương tự, mô-men động cho phép M tương ứng với tải trọng động danh định C.

Các mô-men động cho phép rất quan trọng đối với thiết kế dẫn hướng, đặc biệt liên quan đến tải trọng mô-men ngang M_Q và mô-men dọc M_L trên bàn trượt. Mô-men ngang và dọc làm tăng tổng tải trọng của dẫn hướng, và phải được xem xét tương ứng khi tính toán tuổi thọ sử dụng và hệ số an toàn tĩnh S₀. Xem Mục 4.10 - Tính toán và lựa chọn.

Mô-men trên bàn trượt

Mô-men dọc M_L

Độ lớn của mô-men dọc cho phép M_L chủ yếu phụ thuộc vào số con lăn trên mỗi hàng, và do đó cũng phụ thuộc vào chiều dài của bàn trượt. Bàn trượt dài có thể chịu được mô-men lớn hơn so với bàn trượt ngắn. Trong quá trình này, tải trọng lên từng con lăn được phân bố từ các cạnh ngoài về phía tâm bàn trượt.

Mô-men ngang M_Q

Ngoài chiều dài bàn trượt, khoảng cách rãnh lăn cũng rất quan trọng đối với độ lớn của mô-men ngang cho phép M_Q. Với cấu hình hình học chữ O, khoảng cách rãnh lăn lớn hơn so với dẫn hướng cấu hình hình học chữ X. Xem Mục 1.2 - Kết cấu của dẫn hướng ray dạng profin.

Giới hạn của mô-men ngang tĩnh M_0Q

Mô-men ngang tĩnh M_0Q chỉ liên quan đến biến dạng tiếp xúc lăn. Tuy nhiên, mô-men ngang tối đa cho phép của dẫn hướng ray dạng profin cũng bị giới hạn bởi liên kết vít giữa bàn trượt và dẫn hướng. Xem Mục 4.11.7 - Lắp đặt thanh dẫn hướng - Lực kéo cho phép và mô-men xoắn ngang.

Đặc tính mô-men của SCHNEEBERGER MONORAIL

Trong dẫn hướng SCHNEEBERGER MONORAIL, bốn rãnh lăn được bố trí vuông góc 90° với nhau. Điều này mang lại khả năng tải cao như nhau đối với các mô-men dọc quanh trục ngang (M_L) và trục thẳng đứng.

Nhờ cấu hình hình học chữ O của các dẫn hướng, đạt được khoảng cách rãnh lăn lớn, dẫn đến khả năng tải cao đối với các mô-men quanh trục dọc (M_Q). Các giá trị cụ thể cho từng sản phẩm có thể tìm thấy trong catalog sản phẩm SCHNEEBERGER MONORAIL và AMS.

1.3.5 Hướng tải

Khả năng tải tĩnh (C₀) và động (C) trong catalog sản phẩm SCHNEEBERGER MONORAIL và AMS được quy định cho hướng tải của các lực kéo/nén/ngang.

Hướng tải tại các góc khác nhau (0°, 90°, 180°, 270°)

Mối quan hệ giữa khả năng tải và góc

Nếu dẫn hướng chịu tải ở các góc khác nhau, khả năng tải sẽ giảm. Nguyên nhân nằm ở phương thức hấp thụ lực nội tại. Về lý tưởng, lực được hấp thụ bởi 2 rãnh lăn. Trong trường hợp xấu nhất, khi góc tải dưới 45°, chỉ có một rãnh lăn chịu tải.

Ảnh hưởng của hướng lực đến tuổi thọ sử dụng: Dẫn hướng con đũa MR (màu đỏ) và dẫn hướng viên bi BM (màu vàng)

Ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng

Khả năng tải và tuổi thọ sử dụng của dẫn hướng SCHNEEBERGER MONORAIL phụ thuộc vào hướng tải. Khi tính toán tuổi thọ sử dụng, cần sử dụng lực tương đương tổng hợp P để tính đến yếu tố này.

Phân giải lực

Về mặt hình học, đối với các hướng lực nghiêng, dựa trên tổng tải trọng F_res thể hiện trong hình dưới đây, thành phần lực ngang F_Y và thành phần lực thẳng đứng F_Z được cộng theo phép cộng vector để tác dụng lên bàn trượt.

Phép cộng vector của các thành phần lực ngang F_Y và thẳng đứng F_Z đối với tổng tải trọng F_res

Công thức lực tương đương

Ngược lại, khi biết lực tương đương P, các thành phần lực được cộng theo phương pháp đại số bằng công thức sau:

Công thức lực tương đương

Do đó, đối với các lực khác với hướng chính, lực tương đương động luôn lớn hơn lực thực tế tác dụng lên dẫn hướng. Phương pháp này cho phép luôn sử dụng tải trọng động danh định C trong công thức tuổi thọ sử dụng, đồng thời tính đến việc giảm khả năng tải do hướng tải nghiêng và sự giảm tuổi thọ sử dụng liên quan. Xem Mục 4.10 - Tính toán và lựa chọn.

Công thức tuổi thọ sử dụng

Công thức tuổi thọ sử dụng danh nghĩa

Tổn thất tuổi thọ sử dụng do tải nghiêng

Tổn thất tuổi thọ sử dụng do tải nghiêng có thể đáng kể vì phép tính bao gồm tỷ số C/P với số mũ q ≈ 3. Trong trường hợp xấu nhất, khi góc lực dưới 45°, tuổi thọ sử dụng giảm khoảng 2/3 so với tải theo hướng chính.