Upravoval som os X. povodne nohy sa po zmene parametrov (tazsie vreteno, obrabanie aj zeleza), prehybali v simulacii uz cca 0.1 mm. Povodna vaha osi y + z + vreteno bola cca 100kg. Novu os X som rozdelil na 2 kompomenty. Samotna noha a aktuator.
Noha je pozvarana z beznych profilov a obrobena na freze.Neskor sa bude este brusit.Fotky su trocha z blbych uhlov, lebo som nohy po nastriekani zakladnou farbou musel odlozit na zimu do kuta.
Na kazdej nohe bude aktuator. aktuator bude mat linearne vedenie hgr 25, gulickovu skrutku Thompson KGT-D-2520 a 400W servo s driverom R88D-KT04H.
Driver R88D-KT04H podporuje aj externy linearny enkoder, takze pridavna prevodovka a lacnejsia skrutka by nemal byt problem.Ich nepresnosti pokryje externy enkoder.
Vzhladom k vyssiemu potrebnemu momentu pri akceleracii budem asi musiet zaradit na servo prevodovku.Gulickova skrutka KGT-D-2520 znesie dynamicku zataz 13.0kN. Uplne to postacuje pri zvolenom safety faktore 0.8 a zivotnosti 30000h.
Chcem pouzit standardne loziskove jednotky BF/BK 17 (pevne ulozenia + volne) znesu tiez cca 13kN dynamickej zataze(
https://www.hiwin.com/pdf/hiwin-support-units.pdf).
Ak by niekoho zaujimalo tak pridavam cast povodnych vypoctov. Tie su pre povodne 15mm gulickove skrutky a povodne podmienky.
Poziadavky:
vaha osi + vreteno m = 100kg
rezna sila Fm= 600N
dlzka stola 900mm
max. rychlost posuvu Vmax = 1m/s
koeficient trenia lin. vedenia u = 0.003
akceleracia, dekaceleracia Ta= 0.15s
Backslah = 0 mm cinania ho moc neudavaju
Position accurracy = 0.015mm/300mm -> 0.045mm/900mm
Position accuracy repeability = +- 0.01mm
horizontalne ulozenie -> 2 gulove skrutky
dlza zavitu gulickoves skrutky ls = 980mm
Celkova dlzka skrutky Lt = 1080mm
Max Dyn. Load Cam= 9.1kN (R16-10K3-FSCDIN)
Max Stat. Load Co= 19.3kN
Major diameter D2 = 14.4mm
Minor diameter D1 = 13mm
Ulozenie Fixed + supported -> faktor ulozenia n = 2, Cs = 1.47
Safety factor = 0.8
Lead = 10mm
Desired lifetime = 30000h
Driving Motor rotation speed = 3000RPM
Motor inertia moment = 4 kg.cm2 = 0.0004kg.m2
Encoder resolution 1600steps/revolution
No gear. direct coupling
Linear guide surface resistance Flg= 15N
g = 9.80665 m/s2
Cast vypoctov:
acceleration a = Vmax/akceleration time = 1/0.15 = 6.6666m/s2
Minimum feed amount = 0.003125mm/pulse
Fm = 600N ->obrabanie
Ff = m*q*u = 2.943N -> trenie
Fa=m*a = 666.667N -> akceleracna sila
Ft = Flg + Fm + Ff + Fa = 1285N
Axialne sily posobiace pocas akceleracie Fa1 = Ft = 1285N
Axialne sily posobiace pocas konstantnej rychlosti Fa3 = Ft - Fa = 618N
Max. deformacna kompresna sila skrutky P1 = n *9.687 * D1^4/ls^2 * 10^4 = 19.374 * 16.7^4/980^2 * 10^4 = 15690N
Max deformacna sila rozdelena medzi 2 gulove skrutky -> P1 = 2 * 15690 = 31380N
Max deformacna sila pri safe factor P1= 0.8 = 0.8 * 31380 = 25104N -> daleko prevysuje Axialne sily (1185N), takze OK
Max. dovolena kompresna a tahova zataz skrutky P2 = 116 * D1^2 = 29696N * 2 = 59392N pre 2 gulove skrutky.
Kriticka rychlost nc = Cs * 1.2 * 10^8 x D1 / ls^2 = 3067.35 RPM
Zivotnost skrutky, axialne sily rozdelene medzi 2 skrutky takze budem ratat s ich polovicnou velkostou Fa = 1285/2 = 643N. Fa3 = 618/2 = 309N
prejdena vzdialenoc pocas akceleracia a deakceleracie Lad = (Vmax * Ta)/2 * 10^3 = 75mm
prejdena vzdialenost konstantnou rychlostou (obrabanie) Lnorm = ls - Vmax * Ta * 10^3 = 830mm
priemerna axialna zataz pocas pohybu po cele skrutke Favg = 403N
Nominal life L = (Cam/Favg)^3 * 10^6 = 11513544359 otacok
Jeden cyklus akceleracia, konstanty pohyb, deakceleracia
Konstantny pohyb = feed rate = priemerne 20m/min pre hlinik,drevo (3 britta frezka 3.175mm) cas potrebny pre prejdenie 830mm = 2.5s
Dlzka celeho cyklu = 0.15 + 2.5 + 0.15 = 2.8s -> maximum 21 cyklov za minutu
Priemerny pocet otacok za minutu Nm = pocet cyklov * ls/ Stupanie = 4116
Zivotnost skrutky Lh = L/60 * Nm = 46621 h
Tocivy moment pre prekonanie trenia T1 = Ft * Lead /2*Pi*0.9 = 1.13Nm
Tocivy moment potrebny koli predpatiu matice
pradpetie patice nastavene na 1/3 ocakavanej sily F
Predpenie matice F0 = 364N, u = 0.1
T2 = u*F0*Lead/2*Pi = 0.03 Nm
Tocivy moment potrebny pre akceleraciu
Inertia moment skrutky Js = 1.23*10^3 * 1080 = 1.3284 Kg*cm^2 = 0.00013284kg*m^2
J = m * (Lead/2*pi)^2 * 10^-6+Js = 100 * (5/2*pi)^2 * 10^-6+0.00013284 = 0.00019619 kg*m^2
Maximum rotoation speed Nm = 3000RMP
angular acceleration = 2*pi*Nm/ 60*a = 47rad/s^2
T3 = J+Jm * ang accel = 0.00019619 + 0.0004 * 47 = 0.01251999Nm = 12.51999Nmm = 0.01252Nm
Ta = T1 + T2 + T3 = 1.13 + 0.03 + 0.01252 = 1.17252Nm
Tocivy moment pre kazdy motor = Ta/2 = 0.58626Nm
V realnych podmienkach sa cast akceleracie a deakceleracie opakuje ovela castejsie. Pre jednoduchu trapezoidnu trajektoriu vychadza zivotnost 46000 hodin, tak si myslim ze aj pri zlozitejsich trajektoriach sa zivotnost nedostane pod 20000h. Ked ratame ze bude stroj pracovat 3000h/rok, tak skrutky vydrzia aspon 6 rokov.
Vypocet zivotnosti lozisiek som nerobil.