Thomson Linear Motion Optmized
Madreviti - Chiocciola - Velocità pressione
Design e teoria
Il limite di velocità pressione (PV) è un parametro di progettazione fondamentale per il dimensionamento e la scelta adeguati dei gruppi madrevite che impiegano chiocciole polimeriche. Sebbene il valore PV venga espresso per la maggior parte dei polimeri tecnici, normalmente la PV non viene adeguatamente considerata al momento della scelta di configurazioni a madrevite con chiocciole polimeriche. Quasi tutti i progettisti guardano semplicemente il valore di carico della chiocciola per poter dimensionare il loro sistema, ignorando sorprendentemente gli effetti della velocità. Il superamento del limite PV può comportare la deformazione della chiocciola a causa del calore che si produce e portare rapidamente a guasti improvvisi. Questo tipo di avarie è evitabile se i limiti PV vengono rispettati.
Il fattore PV può essere utilizzato per definire i limiti delle prestazioni per un gruppo vite e chiocciola utilizzando il prodotto di pressione e velocità tra chiocciola e vite. La velocità è la rapidità di scorrimento tra le superfici corrispondenti di chiocciola e vite.
La pressione può essere definita come la forza assiale applicata, divisa per l'area della superficie di carico tra la chiocciola e la vite. Sostituendo la pressione nella formula qui sopra, il risultato della forza assiale sarà:
Questa formula potrà essere usata per creare un modello di curva PV su un certo intervallo di velocità. Con la velocità come denominatore, le rapidità superiori producono forze inferiori sopportate dalla chiocciola. È vero anche il contrario, se la forza applicata è maggiore, sono necessarie velocità inferiori per evitare di superare il limite PV della chiocciola. Per evitare guasti, la combinazione di carico e velocità dei gruppi vite dev'essere mantenuta al di sotto del limite PV del materiale della chiocciola.
L'esempio di seguito illustra il modello PV per due chiocciole simili, prodotte con materiali diversi.
Modello dei limiti della PV
NB: La velocità del modello è stata regolata a partire dalla velocità in superficie dell'interfaccia chiocciola - vite verso la velocità lineare della chiocciola utilizzando la geometria della spirale della chiocciola.
Modello dei limiti della PV
NB: La velocità del modello è stata regolata a partire dalla velocità in superficie dell'interfaccia chiocciola - vite verso la velocità lineare della chiocciola utilizzando la geometria della spirale della chiocciola.
Ciclo di lavoro e temperatura
Il limite della PV risiede nel momento in cui la chiocciola inizia a deformarsi a causa del calore, anche la temperatura e il ciclo di lavoro dell'applicazione svolgono un ruolo in questo senso. Sfortunatamente è difficile prevedere l'effetto della temperatura e del ciclo di lavoro usando una semplice formula. Per le applicazioni in cui il ciclo di lavoro supera il 50% o in cui la temperatura supera quella ambiente, la maniera migliore per definire i limiti prestazionali è l'esecuzione di test sul sistema.
Proseguire la lettura per ottenere dettagli sui calcoli relativi al limite di velocità pressione (PV) per una specifica chiocciola. Diversamente, è possibile passare all'argomento seguente.
Calcolare il limite di PV per una specifica chiocciola.
Per poter calcolare il carico applicabile a una chiocciola a seconda del valore PV di un certo materiale, è necessario valutare l'area proiettata in questione e la velocità in superficie. Di seguito verrà trattato ogni singolo elemento.
Area interessata
Al fine di calcolare la curva PV di una certa chiocciola, è necessario calcolare l'area proiettata tra i filetti di una chioccola e della vite. Occorre calcolare la lunghezza della spirale nella chiocciola e moltiplicarla per il numero di principi. Quindi, moltiplicare per la profondità del filetto impiegata tra la chiocciola e la vite.
La lunghezza della spirale è una linea immaginaria per gira intorno al filetto al diametro del passo in cui il filetto viene teoricamente occupato. La seguente formula permette di calcolare un giro della spirale:
o in maniera specifica per le madreviti
È necessaria la lunghezza della spirale. La lunghezza della spirale di un filetto corrisponde alla lunghezza della spirale in una rotazione, moltiplicata per il numero di giri di una chiocciola.
Il numero di giri può essere calcolato dividendo la lunghezza della parte filettata della chiocciola per il suo avanzamento.
Sostituendo la lunghezza della spirale e il numero di giri nella formula dell'area, otteniamo:
Complicazioni
Nella pratica sussiste un fattore di complicazione. Quando viene applicato un carico, è possibile che i filetti delle chiocciole si deformino, riducendo l'area di contatto tra la chiocciola e la vite.
Chiocciola che si deforma sotto carico
Chiocciola che si deforma sotto carico
La riduzione del contatto del filetto diminuisce l'area di impiego. In pratica, risulta difficile calcolare con esattezza quale sarà la riduzione dell'area. E inoltre l'area diminuisce man mano che il carico aumenta. Questo accentua la possibilità di avarie legate alla PV. Ne deriva la necessità di restare nei limiti delle prestazioni.
Per risolvere questa questione, si introduce un fattore correttivo (Cf) nel calcolo dell'area proiettata. Normalmente questo fattore va da 0,75 a 0,25, man mano che il carico aumenta dal minimo alla massima capacità nominale.
Velocità superficiale
La seguente formula permette di calcolare la velocità superficiale (Lunghezza della spirale in un giro espressa in pollici).
Sostituendo la lunghezza della spirale in un giro, la formula diventa:
