Hõõrdumisjõu arvutamine: staatilised ja dünaamilised koefitsiendid suurtes avades

Kas teil on raskusi stick-slip¹ liikumist või ootamatut seiskumist teie raskeveokite pneumaatilistes rakendustes? On uskumatult masendav, kui teie teoreetilised arvutused ei vasta tegelikkusele tehases, mis toob kaasa ebajärjekindlad tsükliajad ja võimalikud seadmekahjustused. See lahknevus tuleneb sageli sellest, et jäetakse tähelepanuta kriitiline nüanss koormuse käivitamise ja selle liikumises hoidmise vahel.

Suurte avade hõõrdumisjõu arvutamisel tuleb eristada staatiline hõõrdumine² (lahknev) ja dünaamiline hõõrdumine (liikumine). Üldiselt on staatiline hõõrdumine 20–30% suurem kui dünaamiline hõõrdumine, ja selle erinevuse arvessevõtmine on täpse mõõtmise ja sujuva töö tagamiseks väga oluline.

Hiljuti rääkisin Johniga, kes on Ohio suures autotööstuse stantsimistehases juhtiv hooldusinsener. Ta tõmbas juukseid, sest tema uus rasketõstukite koost tõmbus iga löögi alguses ägedalt. Ta arvas, et tema arvutused olid valesti, kuid tal puudus lihtsalt üks osa mõistatusest: staatiline koefitsient. Sukeldume selle lahendamisse. ️

Sisukord

• Miks on staatilise ja dünaamilise hõõrdumise vaheline erinevus oluline?
• Kuidas arvutada täpselt suure läbimõõduga silindrite hõõrdumisjõudu?
• Millised tegurid mõjutavad hõõrdetegureid pneumaatilistes süsteemides?
• Järeldus
• Kõige sagedamini küsitud küsimused hõõrdumisjõu arvutamise kohta

Miks on staatilise ja dünaamilise hõõrdumise vaheline erinevus oluline?

Paljud insenerid keskenduvad ainult koorma liigutamiseks vajalikule jõule, unustades selle käivitamiseks vajaliku lisavõimsuse. See tähelepanematus on täpsuse vaenlane.

Erinevus on oluline, sest staatiline hõõrdumine määrab liikumise alustamiseks vajaliku surve (lahkumisrõhk³), samas kui dünaamiline hõõrdumine mõjutab löögi kiirust ja sujuvust, kui koormus on liikumas.

“Stick-Slip” nähtus

Suuremõõtmeliste silindrite puhul on tihendite pindala märkimisväärne. Kui silinder on paigal, vajuvad tihendid tünni mikroimperfektidesse, tekitades suure staatilise hõõrdeteguri. $\mu_s$. Kui kolb hakkab liikuma, “ujub” ta määrdeainekihil, muutudes madalama dünaamilise hõõrdeteguri tasemele. $\mu_k$.

Kui teie süsteemi rõhk on seadistatud just nii, et see ületab dünaamilise hõõrdumise, kuid mitte staatilise hõõrdumise, siis silinder suurendab rõhku, hüppab edasi (libiseb), vähendab rõhku, peatub (jääb kinni) ja kordub. Just see oli Johni probleem Ohios.

Mõju suurtele puuridele

Väikeste silindrite puhul on see erinevus tühine. Kuid suure läbimõõduga vardaeta silindri puhul, mis kannab 500 kg koormust, tähendab see 30% erinevus tohutut jõudu. Selle ignoreerimine viib järgmise tulemuseni:

• Jerky algab: Tundlike kasulike koormuste kahjustamine.
• Süsteemi seiskumised: Silinder peatub töötsükli keskel, kui rõhk kõigub.
• Enneaegne kulumine: Liigne jõud kahjustab tihendeid.

Kuidas arvutada täpselt suure läbimõõduga silindrite hõõrdumisjõudu?

Nüüd, kui me teame miks see on oluline, vaatame kuidas seda arvutada ilma liiga keerulisse füüsikasse takerdumata.

Hõõrdejõu arvutamiseks $F_f$, kasutage valemit:

$F_f = \mu \times N$

kus \(\mu\) on koefitsient (staatiline või dünaamiline) ja $N$ on normaaljõud⁴ (tihenduse surve). Praktikas tuleb lihtsalt lisada teoreetilisele jõule 15–25% ohutusvaru, et arvesse võtta hõõrdumist.

Praktiline valem

Kuigi füüsika valem hõlmab koefitsiente $\mu$, pneumotööstuses lihtsustame seda praktilise mõõtmise jaoks.

Bepto vs. OEM arvutus

Kell Bepto Pneumaatika, näeme sageli OEM-katalooge, kus on loetletud optimistlikud jõuväärtused, mis põhinevad ideaalsetel laboritingimustel.

• OEM-andmed: Eeldab sageli täiuslikku määrimist ja konstantset kiirust.
• Bepto tegeliku elu lähenemisviis: Soovitame Johniga sarnastel klientidel teha arvutused “lahkumisrõhu” alusel.”

Johni rakenduse puhul vahetasime tema Bepto asendusballooni madala hõõrdumisega tihenditega. Arvutasime vajaliku jõu staatilise koefitsiendi abil. Tulemus? “Stick-slip” kadus ja tema tootmisliin Ohio osariigis on juba mitu kuud sujuvalt töötanud. ✅

Millised tegurid mõjutavad hõõrdetegureid pneumaatilistes süsteemides?

Kõik silindrid ei ole ühesugused. Hõõrdumine sõltub suuresti tootja valitud materjalidest ja konstruktsioonist.

Olulised tegurid on tihendi materjal (Viton vs. NBR), määrde kvaliteet, töörõhk ja silindri toru pinna viimistlus.

Tihendi materjal ja geomeetria

• NBR (nitriil): Standardne hõõrdumine. Sobib üldiseks kasutamiseks.
• Viton⁵: Kõrgem temperatuuritaluvus, kuid materjali jäikuse tõttu sageli ka suurem staatiline hõõrdumine.
• Huuleprofiil: Agressiivsed tihendid tihendavad paremini, kuid tekitavad suuremat takistust.

Määrimine on kuningas ️

Suure läbimõõduga silindrites on määrde jaotumine väga oluline. Kui silinder seisab kasutamata (näiteks nädalavahetusel), surub määrde välja tihendi alt, mis esmaspäeva hommikul suurendab staatilist hõõrdumist.
Bepto rodless-silindrites kasutatakse selle “esmaspäeva hommiku efekti” minimeerimiseks täiustatud määrdeaine säilitamise struktuure, mis tagavad iga kord ühtlased hõõrdumisjõu arvutustulemused.

Järeldus

Staatilise ja dünaamilise hõõrdumise vahelise tasakaalu mõistmine on see, mis eristab kohmakat masinat kõrge jõudlusega süsteemist. Arvutades suurema staatilise hõõrdumise (käivitusmoment) ja mõistes mõjutavaid muutujaid, tagate usaldusväärsuse ja pikaealisuse.

Bepto Pneumatics ei müü ainult varuosi; me pakume lahendusi, mis hoiavad teie masinad liikumises. Kui olete väsinud OEM-spetsifikatsioonidega seotud arvamismängudest, siis võtke meiega ühendust. Me oleme siin, et aidata teil oma pneumaatikat optimeerida ja kulusid kokku hoida.

Kõige sagedamini küsitud küsimused hõõrdumisjõu arvutamise kohta