프리텐션 방식 볼 스크류와 프리텐션 방식이 아닌 볼 스크류의 차이점

미리 장력을 가한 볼 스크류 시스템은 지지 베어링 배열을 통해 계산된 초기 인장력을 스크류 샤프트에 적용합니다. 프리텐션이 없는 시스템은 의도적인 축 늘어짐 없이 나사를 설치하며 일반적으로 플로팅 또는 지지 끝 부분을 향한 열 팽창을 허용합니다.

샤프트 초기 장력은 길고 빠르거나 정밀한 기계 축에서 축 강성과 동적 안정성을 향상시킬 수 있지만 베어링 부하, 설치 감도 및 열 설계 요구 사항도 증가시킵니다. 볼, 너트 및 나사 궤도 사이의 간격을 제어하는 ​​볼 너트 예압과 혼동해서는 안 됩니다.

볼나사 초기 장력의 의미

예압된 볼 스크류 축에서 스크류 샤프트는 일반적으로 양쪽 끝의 고정 베어링 그룹에 의해 구속됩니다. 조립하는 동안 최종 잠금 작업 전에 계산된 양만큼 나사를 늘리기 위해 하나의 베어링 그룹이 변위되거나 조정됩니다.

설치 후에도 결과적인 인장력이 나사축에 남아 있습니다. 나사, 베어링, 하우징 및 기계 구조가 추가 하중에 맞게 설계된 경우 이러한 초기 힘은 축 변형에 대한 시스템의 저항을 증가시키고 보다 안정적인 회전 샤프트를 유지하는 데 도움이 됩니다.

예압되지 않은 볼 스크류는 의도적인 축 늘어짐 없이 설치됩니다. 일반적인 배열에서는 고정된 끝단 하나를 사용하여 나사를 축 방향으로 배치하고 부동 또는 지지 끝단을 사용하여 축 방향 열 이동을 허용하면서 나사를 반경 방향으로 지지합니다.

프리텐션 및 프리텐션 볼 스크류 비교

샤프트 초기 장력이 볼 스크류 성능에 미치는 영향

축 강성

축 방향으로 하중을 받는 나사 샤프트는 작동력에 따라 늘어나거나 압축됩니다. 초기 장력은 압축 하중의 영향을 줄이고 올바르게 설계된 고정-고정 시스템의 축 강성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

최종 강성은 나사에만 의존하지 않습니다. 지지 베어링 강성, 베어링 예압, 베어링 하우징 강성, 샤프트 끝 치수, 너트 장착 및 기계 구조를 모두 고려해야 합니다.

임계 속도 및 진동

긴 회전 볼 스크류는 속도가 시스템의 임계 속도에 가까워지면 진동할 수 있습니다. 엔드 레스트를 강화하고 샤프트 장력을 제어하면 동적 안정성이 향상되지만, 프리텐션이 모든 속도 제한을 제거하지는 않습니다.

최대 작동 속도를 선택하기 전에 루트 직경, 비지지 길이, 지지 배열, 직진도, 설치 정렬, 볼 순환 속도, 베어링 속도 및 윤활을 확인해야 합니다.

열팽창

나사 온도가 상승하면 초기 설계 중에 나사의 자유 열 신장률을 다음과 같이 추정할 수 있습니다.

여기서 ΔL은 길이 변화, α는 재료의 열팽창 계수, L은 유효 나사 길이, ΔT는 온도 변화입니다.

고정-부동 배열에서는 나사가 부동 끝쪽으로 확장될 수 있지만 나사가 길어짐에 따라 고정 기준에 대한 유효 리드와 위치는 여전히 변경됩니다.

미리 장력을 가한 고정-고정 배열에서 가열하면 원래 인장력이 변경됩니다. 초기 초기 장력과 예상 온도 상승이 적절하게 일치하는 경우 배열은 나사의 열적 동작을 제어하는 ​​데 도움이 될 수 있습니다. 계산이나 설치가 잘못된 경우 베어링과 샤프트에 내부 힘이 과도하거나 불안정해질 수 있습니다.

자세한 열 계산은 다음을 참조하세요.볼 스크류 열팽창 계산 및 보상.

열과 서비스 수명

내부 부하가 높을수록 항상 좋은 것은 아닙니다. 과도한 샤프트 초기 장력이나 베어링 예압은 작동 토크, 베어링 마찰, 열 발생 및 피로 하중을 증가시킬 수 있습니다. 설계에서는 강성, 속도 및 열 성능 목표를 충족하는 데 필요한 힘만 사용해야 합니다.

나사축 초기 장력은 볼 너트 예압이 아닙니다.

이 용어는 일반적인 설명에서 때때로 같은 의미로 사용되지만 볼 스크류 시스템의 다른 부분을 나타냅니다.

기계는 샤프트 예압을 적용하지 않고 예압된 볼 너트를 사용할 수 있습니다. 또한 볼 너트 예압과 지지 베어링 예압을 별도로 지정해야 하는 동시에 예압된 나사 샤프트를 사용할 수도 있습니다.

프리텐션 또는 프리텐션 볼 스크류를 사용하는 경우

다음과 같은 경우 프리텐셔닝된 시스템을 고려하십시오.

• 나사는 상대적으로 길며 고속으로 회전합니다.
• 높은 축 강성은 기계 공정에 중요합니다.
• 축은 진동이나 동적 불안정성에 민감합니다.
• 예상되는 나사 온도와 열 신장률을 계산할 수 있습니다.
• 기계의 양쪽 끝에 고정 베어링 하우징이 정확하게 정렬되어 있습니다.
• 지지 베어링은 계산된 초기 하중과 작동 하중을 지탱할 수 있습니다.
• 설치 및 유지 관리는 통제된 초기 장력 절차를 따를 수 있습니다.

다음과 같은 경우에는 프리텐션되지 않은 시스템을 고려하십시오.

• 나사 길이와 작동 속도는 적당합니다.
• 고정-부동 배열은 충분한 강성을 제공합니다.
• 간단한 설치와 열적 자유가 최우선입니다.
• 이 애플리케이션은 추가 베어링 및 하우징 요구 사항을 정당화하지 않습니다.
• 열 오류는 허용되거나 보상 또는 외부 피드백을 통해 처리됩니다.
• 장비는 표준 BK/BF, FK/FF 또는 EK/EF 지원 배열을 사용합니다.

두 시스템 중 하나를 선택하기 전에 나사 직경, 리드, 전체 및 비지지 길이, 회전 속도, 축 하중, 장착 방향, 정확도 요구 사항, 예상 온도 변화 및 제안된 베어링 배열을 제공하십시오.

고정-고정, 고정-부동 및 고정-자유 지원 방법을 비교하려면 다음을 참조하세요.볼나사 지지 베어링 배열.