Rumah/Berita/Masalah Umum dengan Sekrup Bola: Analisis Penyebab dan Solusi
Masalah Umum dengan Sekrup Bola: Analisis Penyebab dan Solusi
May 8, 2025
Sekrup bola, sebagai komponen inti dari sistem transmisi presisi, secara langsung mempengaruhi akurasi sistem mekanis melalui stabilitas operasional mereka.Artikel ini membahas tiga kategori utama dari isu-isu khas, gerak yang tidak teratur, dan kegagalan komponen memberikan wawasan teknis tentang penyebab dan solusi mereka.
I. Masalah Reaksi Terlalu Besar
1. Preload yang tidak cukup
Penyebab: Kurangnya pra-pemuatan atau pra-pemuatan yang tidak memadai menyebabkan tergelincir kacang karena bobot diri dalam instalasi vertikal, yang mengakibatkan reaksi negatif yang signifikan dalam kondisi tidak ada beban.
Analisis: Sekrup bola yang tidak terisi sebelumnya dapat menunjukkan reaksi balik yang melebihi 0,05 mm, mengorbankan akurasi penentuan posisi dan membatasi penggunaannya untuk aplikasi beban rendah dan presisi rendah.
Solusi: ▶ Menggunakan preload setara dengan 1 ‰ 3% dari beban dinamis nominal dengan menggunakan dual-nut shim atau spring preload; ▶ Pilihlah struktur dengan nut tunggal dengan preload built-in (kelas presisi C5 atau lebih tinggi) untuk skenario presisi tinggi.
2. Defleksi Torsional yang berlebihan
Penyebab: Pengolahan panas yang tidak tepat (kekerasannya yang tidak cukup, distribusi kekerasan yang tidak merata, atau bahan yang lembut) atau rasio panjang/diameter yang terlalu tinggi (L/D > 70) yang mengurangi kekakuan.
Analisis: Rasio L/D yang melebihi 70 dapat menyebabkan kendur sekrup karena bobot diri, yang menyebabkan salah selaras kacang dan meningkatnya reaksi balik; kekerasan material yang tidak standar mempercepat keausan.
Solusi: ▶ Mempertahankan L/D ≤ 60 dan menggunakan dukungan tetap dua ujung (bukan dukungan sisi tunggal) untuk beban berat; ▶ Pilih baja paduan kekuatan tinggi (misalnya, SUJ2) dan pastikan pengolahan panas memenuhi standar kekerasan industri (bola: HRC 62?? 66, kacang: HRC 58?? 62, sekrup: HRC 56?? 62).
3Pemilihan dan pemasangan bantalan yang tidak benar
Penyebab: Menggunakan bantalan bola alur dalam alih-alih bantalan kontak sudut, atau kesalahan keselarasan selama pemasangan bantalan (kesalahan tegak lurus > 0,02 mm/m).
Analisis: Bantalan bola alur dalam tidak dapat menahan beban aksial, menyebabkan permainan aksial; kemiringan bantalan menyebabkan variasi reaksi balik berkala.
Solusi: ▶ Memprioritaskan bantalan kontak sudut dengan sudut kontak 60° (misalnya, seri 7000), dipasang berdekatan; ▶ Pastikan tegak lurus kursi bantalan ke bahu sekrup dalam toleransi 0,01 mm selama pemesinan, menggunakan kunci ganda untuk anti-melonggarkan.
4Kekuatan Dukungan yang Tidak Memadai
Penyebab: Bahan-bahan ber dinding tipis atau kekuatan rendah (misalnya besi cor bukan baja) untuk kursi kacang atau bantalan.
Analisis: Deformasi elastis di bawah beban menggeser sumbu sekrup, secara efektif meningkatkan reaksi balik.
Solusi: ▶ Meningkatkan ketebalan dinding pendukung (disarankan ≥15mm) atau memperkuat dengan struktur berdaun; ▶ Gunakan baja 45# dengan pemadaman dan tempering (ketegasan HB220~250) untuk komponen penting.
II. Masalah Gerak yang Tidak Teratur
1. Kecacatan presisi mesin
(1) Kerapuhan Permukaan yang Terlalu Banyak
Penyebab: Keakuratan penggilingan yang tidak cukup untuk jalur garpu/kacang (Ra > 0,4μm) atau kesalahan bulat bola > 0,001mm.
Solusi: Mengadopsi proses super finishing untuk mengontrol kekasaran lintasan pada Ra ≤ 0,2μm; bola layar untuk kesalahan kebulatan ≤ 0,0005mm.
(2) Penyimpangan Lead/Pitch
Penyebab: Keakuratan alat pengolahan benang yang tidak memadai (misalnya, kesalahan kumulatif pitch > ± 0,015mm/300mm).
Solusi: Gunakan mesin penggiling presisi tinggi (kesesuaian posisi ± 0,005 mm) dan periksa sepenuhnya sekrup yang sudah selesai dengan instrumen pengukuran timbal laser.
(3) Gagalnya sistem sirkulasi
Penyebab: Kesalahan penyelarasan tabung sirkulasi (> 0,5 mm offset) atau pembusukan di dalam tabung yang menyebabkan macet bola.
Solusi: Gunakan perlengkapan penempatan untuk menyelaraskan tabung sirkulasi kembali dengan jalur lintasan; melakukan uji berjalan tanpa beban pada kecepatan ≥ 500mm/s setelah perakitan.
2. Penetrasi bahan asing dan kegagalan pelumasan
(1) Kontaminasi Lapangan Balap
Penyebab: Kurangnya perlindungan debu (misalnya, scrapers), yang memungkinkan chip mesin (> 50μm) atau debu memasuki jalur.
Solusi: Pasang segel bibir ganda (perlindungan IP54); bersihkan jalur dengan minyak tanah dan isi ulang lemak berbasis lithium (NLGI Grade 2) setiap 200 jam operasi.
(2) Penggilingan yang Tidak Cukup
Penyebab: Melebihi interval pelumasan (> 200 jam) atau menggunakan minyak yang tidak benar (misalnya, berbasis kalsium alih-alih berbasis litium).
Solusi: Mengintegrasikan sistem pelumasan otomatis (interval pelumasan ≤8 jam) untuk peralatan otomatis; menggunakan minyak molibdenum disulfida untuk lingkungan suhu tinggi.
3. Instalasi kesalahan keselarasan
Penyebab: Kesalahan paralel antara kursi kacang dan rel panduan > 0,1 mm/m atau kesalahan koaksial antara lubang kursi bantalan dan sumbu sekrup > 0,03 mm.
Analisis: Beban eksentrik meningkatkan gesekan lintasan lebih dari 30% karena tekanan sepihak pada bola.
Solusi: Kalibrasi dengan indikator dial selama pemasangan (parallelisme ≤0,05mm/m, koaksialitas ≤0,02mm); gunakan shims untuk menyelaraskan jika perlu.
III. Masalah kegagalan komponen
1- Fraktur bola.
Penyebabnya: ▶ Kelemahan material (misalnya, inklusi) atau perawatan panas rendah (ketegasan)▶ Konsentrasi tegangan termal (perbedaan suhu > 50°C menyebabkan tegangan > 800MPa karena koefisien ketidakcocokan ekspansi).
Solusi: ▶ Pilih SUJ2 yang membawa bola baja dan tolak yang cacat melalui inspeksi partikel magnetik; ▶ Tambahkan struktur pendingin (misalnya, sekrup berongga dengan pendingin) untuk aplikasi kecepatan tinggi, membatasi kenaikan suhu ≤30°C.
2. Kerusakan tabung sirkulasi
Penyebab: Over-travel (nut melebihi stroke efektif dengan > 10mm) atau benturan selama pemasangan (kekuatan > 50N).
Analisis: Tabung yang cacat menghalangi sirkulasi bola, menyebabkan lonjakan tekanan lokal dan spalling raceway (hidup kelelahan berkurang sebesar 70%).
Solusi: ▶ Tetapkan batas ganda (keras + lunak) dengan margin keamanan ≥ 5 mm dalam perangkat lunak kontrol; ▶ Gunakan tabung sirkulasi nilon tahan benturan (bukan plastik) dan uji batas stroke setelah dipasang.
3- Patah bahu.
Penyebabnya: ▶ Cacat desain (radius transisi)2.5); ▶ Torsi kunci yang tidak merata (penyesuaian > ± 10%) menyebabkan aliran bahu > 0,02 mm.
Solusi: ▶ Mengoptimalkan desain bahu dengan radius transisi R5R8mm dan melakukan analisis elemen terbatas (faktor keselamatan ≥2.0); ▶ Kekuatkan kunci kunci dengan kunci torsi (misalnya, kacang M20: 150 ∼ 180 N · m) dan pastikan aliran bahu ≤ 0,01 mm.
IV. Rekomendasi pemeliharaan pencegahan
Pemeriksaan reguler:
Pengukuran reaksi balik: Gunakan indikator dial untuk memeriksa reaksi balik (tanpa beban ≤0,01mm, beban penuh ≤0,03mm);
Analisis getaran: Memantau getaran dengan akselerometer (nilai RMS ≤1,5m/s2).
Manajemen pelumasan:
Lubrication manual: Menggunakan minyak (1/3 volume kacang) setiap 100 jam operasi;
Pengolesan Otomatis: Gunakan distributor progresif dengan 0, 5 - 1 ml lemak per injeksi, interval 4 jam.
Pengelolaan suku cadang:
Sparepart kritis: bola stok (seri yang sama), tabung sirkulasi kembali, dan segel;
Pergantian yang dijadwalkan: Ganti sekrup bola setiap 3 tahun atau 10.000 jam dalam kondisi kecepatan tinggi.