ボールねじの基本動定格荷重。通常は次のように表記されます。それは、ネジが耐えられる最大荷重ではなく、機械の推奨積載量でもありません。
Caは転がり疲労寿命を計算するための参考値です。 Ca 値に等しい一定のアキシアル荷重下で動作するボールねじの場合、基準公称寿命は一般に、標準化された条件下でねじの 100 万回転です。
この値を正しく使用するには、設計者はボールねじナットの定格とサポートベアリングの定格を区別し、実際の等価アキシアル荷重を計算し、結果として得られる回転数を移動距離または動作時間に変換する必要があります。
まず用語を修正してください: ボールねじ定格またはサポートベアリング定格?
「ボールねじベアリング」という言葉は、多くの場合、曖昧に使用されますが、2 つの異なるコンポーネントを指す場合があります。
| 成分 | 定格荷重 | 評価するもの |
|---|---|---|
| ボールねじとナットのアセンブリ | 基本動アキシアル荷重Ca | ボール、ねじ軌道、ナット軌道の転がり疲労寿命 |
| 固定側サポートベアリング | 軸受の動定格荷重 C またはアキシアル動定格 | アンギュラコンタクトまたはスラストベアリング配置の疲労寿命 |
これらの評価は別のものです。サポートベアリングが不足していてもボールねじナットが寿命を満たしている場合や、ボールナットのCaが不足していてもサポートベアリングが十分である場合があります。
したがって、両方のコンポーネントは、独自のカタログ データと実際の負荷条件を使用して個別にチェックする必要があります。
ボールねじとナットのアセンブリ: Ca は、ねじとナットのシステムの軸方向の転がり疲労定格を指します。
ナットの構造が異なれば Ca 値も異なります。ナットの外観だけでは耐荷重を判断することはできません。
基本動定格荷重 Ca は実際には何を意味しますか?
基本動定格荷重 Ca は、一群の同一ボールねじの公称寿命が 100 万回転となる、一方向に作用する一定のアキシアル荷重です。
公称寿命は一般に次のように表されます。L10。これは、同じ条件下で動作する同一のボールねじのグループの 90% が、転がり疲労剥離なしに計算された回転数を完了すると期待されることを意味します。
| Caは次のような用途に使用できます | Caはあなたに直接伝えることはできません |
|---|---|
| ボールねじモデルの疲労耐量の比較 | マシンの最大積載量 |
| 回転数での定格寿命の計算 | モーター最大推力 |
| 既知の動作サイクルから稼働時間を推定する | 静止衝撃荷重に対する耐性 |
| 目標寿命に必要なCaの決定 | ネジの座屈、臨界速度、または支持耐力 |
動定格荷重Caと静定格荷重Coa
動的定格と静的定格は異なる故障状態を表すため、相互に置き換えるべきではありません。
| パラメータ | 主な目的 | 典型的な設計チェック |
|---|---|---|
| それ | 繰り返し移動時の転がり疲労寿命 | Lを計算する10等価動アキシアル荷重から |
| と | 永久接触変形に対する耐性 | Coa を最大静止荷重、ピーク荷重、非常停止荷重、または衝撃荷重と比較します。 |
ボールねじの計算上の疲労寿命は許容範囲内ですが、静的容量に近すぎるか、またはそれを超えすぎる単一の荷重によって損傷を受ける可能性があります。両方のチェックが必要です。
DLY SFU ボールねじの定格荷重例
ボールの直径、負荷回路の数、ナットの長さ、コンタクトの形状、内部設計が必ずしも同じであるとは限らないため、呼び径が同じボールねじでも動定格が異なる場合があります。
| モデル | 鉛 | ボール回路 | それ | と |
|---|---|---|---|---|
| SFU1204-4 | 4mm | 4 | 593kgf/5.82kN | 1,129kgf/11.07kN |
| SFU1604-4 | 4mm | 4 | 629kgf/6.17kN | 1,270kgf/12.45kN |
| SFU1605-3 | 5mm | 3 | 765kgf/7.50kN | 1,240kgf/12.16kN |
| SFU1605-4 | 5mm | 4 | 780kgf/7.65kN | 1,790kgf/17.55kN |
| SFU1610-3/2 | 10mm | 3/2 | 721kgf/7.07kN | 1,249kgf/12.25kN |
完全な接尾辞が重要です。たとえば、SFU1605-3 と SFU1605-4 は呼び径とリードが同じですが、ボール回路の数と静的定格が異なります。
DLY モデルの寸法と定格荷重データの詳細については、SFUボールねじ製品ページ。
ボールねじL10の寿命計算方法
一定のアキシアル荷重と理想的な動作条件下では、ボールねじの公称寿命は次の式で推定できます。
| シンボル | 意味 | ユニット |
|---|---|---|
| L10 | 公称転がり疲労寿命 | 革命 |
| それ | 基本動アキシアル定格荷重 | N、kN、kgf |
| Fある | 一定のアキシアル荷重がかかる | Caと同じ単位 |
Ca と適用される荷重には同じ力の単位を使用する必要があります。機械の質量をキログラム単位で式に直接入力しないでください。
カタログに Ca がキログラム力で表示されている場合:
振動と衝撃の荷重係数を含める
実際の装置では加速、減速、振動、衝撃、設置誤差、負荷変動が生じる可能性があります。負荷率fでより控えめな修正荷重を取得するために適用できます。
Pメートルは等価平均アキシアル荷重です。次の範囲は、初期負荷率の基準として一般的に使用されます。
| 振動または衝撃 | 基準速度 | 負荷率 fで |
|---|---|---|
| かすかな | V ≤ 0.25 m/s | 1.0～1.2 |
| 弱い | 0.25 < V ≦ 1 m/s | 1.2～1.5 |
| 中くらい | 1 < V ≦ 2 m/s | 1.5～2.0 |
| 強い | V > 2m/s | 2.0～3.5 |
これらの値は、普遍的な安全係数ではなく参考値です。最後の要素は、機械の構造、動作プロファイル、プロセス力、取り付け精度、および信頼性の要件を反映する必要があります。
回転数を稼働時間に換算する
ストロークとサイクル周波数が一定の往復軸の場合:
- Lh= 時間単位で計算された動作寿命
- 鉛= 1 回転あたりのボールねじリード (ミリメートル)
- 脳卒中= 片道移動量 (ミリメートル)
- 1 分あたりのサイクル数= 1 分あたりの完全な往復サイクル
動作例：DLY SFU1604-4
次のカタログ データを持つ SFU1604-4 ボールねじを考えてみましょう。
- 動定格荷重Ca：629kgf
- 静定格荷重 Coa：1,270kgf
- リード：4mm
- ボール回路: 4
計算された等価アキシアル荷重が 150 kgf で、機械が 1.2 の荷重係数を使用すると仮定します。
修正された計算負荷は次のとおりです。
計算された修正公称寿命は次のとおりです。
4 mm リードの場合、対応する理論上の直線移動量は次のとおりです。
軸のストロークが 300 mm で、1 分あたり 5 回の往復サイクルを完了する場合:
目標寿命に必要なCaを計算する
目標動作寿命がわかっている場合は、式を次のように整理できます。
同じ 300 mm ストローク、1 分あたり 5 サイクル、リード 4 mm、荷重 150 kgf、f の場合で= 1.2、10,000 動作時間の目標寿命にはおよそ次のものが必要です。
- 必要ネジ回転数：4億5千万回転
- 必要Ca：約1,379kgf
- SI 単位での必要な Ca: 約 13.53 kN
これらの仮定の下では、SFU1604-4 は目標寿命を満たさないことになります。設計者は、負荷またはサイクル周波数を減らすか、より高容量のナット構造を選択するか、ボールねじのサイズを大きくする必要があります。
等価アキシアル荷重の求め方
ボールねじは主に軸方向の駆動力を伝達する必要があります。ラジアル荷重およびモーメント荷重は、ボールねじナットではなくリニアガイドシステムで負担する必要があります。
水平軸の場合、アキシアル荷重には次のものが含まれる場合があります。
- 加減速力
- 切る、押す、押す、加工する力
- ガイドとシールによる摩擦
- 伝達抵抗およびその他の軸損失
垂直軸の場合、計算には移動質量に作用する重力も含める必要があります。
動作サイクルのさまざまな部分で負荷が変化する場合、三次平均を使用して等価平均負荷を推定できます。
F1、F2、その他の値は、さまざまな動作段階でのアキシアル荷重の大きさです。 n の値は、各負荷における回転数または動作時間の割合を表します。
加速、定速移動、加工、減速、戻り移動では、それぞれ異なるアキシアル荷重がかかる場合があります。サイクルの各部分で最大荷重のみを使用すると、必要な定格が過大評価される可能性がありますが、平均算術荷重のみを使用すると疲労が過小評価される可能性があります。
スクリューとガイドが異なる荷重をどのように分担するかについて詳しくは、を参照してください。ボールねじとリニアガイドの連携。
カタログ Ca 値は何によって決まるのでしょうか?
Ca はモデル固有の製品定格です。主にボールねじの内部構造と製造設計によって決まります。
| カタログ Ca を決定する要因 | 実際の耐用年数に影響を与える条件 |
|---|---|
| ボール径 | 実等価アキシアル荷重 |
| 搭載されたボール回路の数 | 振動と衝撃 |
| 接触角と軌道形状 | 潤滑状態 |
| ナットの有効負荷長さ | 汚染と密閉 |
| 軌道面の材質と熱処理 | 取り付け位置合わせ |
| 内部負荷分散 | 温度と動作速度 |
潤滑不良や高温では仕様表に記載のカタログCaが書き換えられることはありません。むしろ、実際の動作寿命が理想的な計算結果を下回ります。
同様に、ダブルナット設計では、シングルナットの 2 倍の Ca が含まれると自動的に想定されるべきではありません。ダブルナットは、予圧を与えて軸方向のすきまを減らすために選択されることがよくあります。動的定格は、正確なモデル仕様から確認する必要があります。
動定格荷重はボールねじ選択の一部にすぎません
Ca 値が高いからといって、軸全体が適切であるとは限りません。次のチェックも完了する必要があります。
- 静的容量:Coa を最大ピーク荷重、定常荷重、衝撃荷重、緊急停止荷重と比較します。
- ネジの座屈:圧縮状態にある長いネジは、ナットの Coa よりもはるかに低い荷重で座屈する可能性があります。
- クリティカル速度:長い回転ネジは、必要な RPM に達する前に振動したり、鞭打ったりすることがあります。
- ボール循環速度:ナットの許容回転速度またはDN制限を確認する必要があります。
- サポートベアリング:固定側ベアリングはアキシアル推力を支え、必要な寿命を達成する必要があります。
- モータートルク:モーターは必要な加速を生成し、過負荷なく推力を処理する必要があります。
- 剛性と精度:位置決め誤差には、弾性変形、サポート剛性、予圧、取付精度などが影響します。
- 垂直軸の安全性:効率的なボールねじは逆回転する可能性があるため、ブレーキ、カウンターバランス、またはその他の保持方法が必要になる場合があります。
ボールねじの荷重と寿命の選定に必要な情報
直径だけで選択するのではなく、適切なボールねじを計算するには、次のアプリケーション情報を提供します。
- 水平、垂直、傾斜設置
- 移動質量
- 最大および平均の軸方向加工力
- 必要ストローク
- 最大線速度
- 加速と減速
- 1 分あたりのサイクル数または毎日の動作時間
- 期待耐用年数
- 必要な精度とバックラッシ
- ネジサポートの配置
- 使用温度と汚染
- 既知の衝撃、衝撃、または緊急停止条件
よくある質問
Ca値が629kgfということは、機械は629kg動かせるということですか？
いいえ。この値は寿命計算に使用される定格軸力です。機械のペイロードは実際のアキシアル荷重に変換する必要があり、方向、加速度、摩擦、プロセス力、サイクル周波数、および必要な寿命を含める必要があります。
Ca 以下で動作すると長寿命が保証されますか?
それ自体ではありません。寿命はCa対負荷比の3乗に応じて変化しますが、サイクル周波数が高いと回転数の蓄積が早くなります。潤滑、調整、汚れ、振動、衝撃も実際の寿命に影響を与えます。
ダブルナットの動定格荷重は自動的に 2 倍になりますか?
いいえ、ダブルナットは予圧を与えてバックラッシュを減らすためによく使用されます。使用可能なCaは、単にナット本体の数ではなく、内部構造とメーカーのモデル固有の定格によって異なります。
速度によってカタログ値のCa値は変わりますか？
公表されているCaは製品の評価です。速度が速くなっても印刷されるカタログ値は直接変わりませんが、熱、振動、潤滑要求量、総累積回転数が増加し、実際の動作寿命が短くなる可能性があります。
システムを制限するのはボールねじナットとサポートベアリングのどちらの定格ですか?
いずれかが制限コンポーネントになる可能性があります。ボールねじナット、固定側サポートベアリング、ねじシャフト、カップリング、モーター、および取り付け構造は、1 つの完全なアキシャルドライブシステムとしてチェックする必要があります。
DLYに連絡する
必要なストローク、移動質量、取付方向、速度、加速度、サイクル周波数、作動力、サポート配置、精度要件、目標寿命をDLYに送信してください。計算されたアキシアル荷重を、適切なボールねじモデルの Ca、Coa、剛性、速度、構造限界と比較できます。
電子メール: export@dlybearing.com
