볼 스크류 및 롤러 스크류 액추에이터 수명을 예측하는 방법

Tolomatic

전동 리니어 액추에이터의 수명을 평가하는 것은 새로운 기계를 설계할 때 중요한 첫 번째 과정이다. 액추에이터 수명에 영향을 미치는 요소는 장착 및 정렬, 적절한 윤활, 오염 또는 습기와 같은 극한 환경에 대한 관리 등이다. 액추에이터의 수명을 예측하는 데 결정적인 것은 정적 또는 동적하중에 대한 볼 스크류 및 롤러 스크류를 선택하는 것이다. 본문에서는 엔지니어가 볼 스크류와 롤러 스크류 액추에이터의 수명을 예측하는 데 필요한 몇 가지 요소를 소개한다.

1. 선택한 볼 스크류 또는 롤러 스크류 액추에이터에 L10 수명계산을 적용한다.

모션 시스템을 다루는 엔지니어는 B10 및 L10 수명 계산과 해당 등급에 익숙하다. 공식은 대부분의 제조업체 또는 온라인 엔지니어링 사이트에서 쉽게 구할 수 있다. 다음은 일정하고 다양한 부하에 대한 이러한 계산과 관련된 기본 사항을 다룬 것이다.

1.1 정적 하중 계산:
먼저 액추에이터의 사양을 확인하여 게시된 스크류의 이론적 동정격 하중(DLR, dynamic load rating)를 구한다. 이하중은 제조업체에서 제공되며 액추에이터가 정격 수명의 백만 회전을 달성하는 적용 가능한 일정한 하중을 나타낸다.
액추에이터 수명 평가를 위해 다음 공식을 사용한다. L10 = (C/ Pe) 3〮 ℓ 이며, 여기서 L10은 정하중에서 추정된 수명 C는 위에서 언급 한 DLR 값이다. Pe는 실제 동적 하중이고 ℓ은 스크류 리드이다(인치 또는 밀리미터 단위).

1.2 동적 하중 계산:
위와 동일한 공식을 사용하여 Pe를 다음 공식을 사용하여 동등한 하중으로 변환한다. Pe = L1 (P1)3 + L2 (P2)3 + L3 (P3)3 + Ln(Pn)3/L 여기서 Ln은 동적 하중에서 각 스트로크 증분이다. Pn은 각 스트로크 증분에서의 하중이고 L은 전체 사이클 당 이동한 총 거리다.

2. 액추에이터 정렬 및 장착 공차를 고려한다.

볼 스크류 또는 롤러 스크류가 적절하게 정렬되었을 경우, 최대 효율성과 기대 수명으로 작동하므로 장비 설계 과정에서 엄격한 정렬 공차를 유지하는 것이 매우 중요하다. 약간의 정렬 불량은 허용되지만, 과도한 정렬 문제는 볼과 레이스에 추가적인 힘을 가하게 된다. 이것은 스크류의 전반적인 성능과 수명을 감소시킬 수 있다.

3. 적절한 윤활유를 사용한다.

윤활은 특히 롤러 스크류를 사용하는 애플리케이션에서 시스템의 수명을 유지하는 데 중요한 요소다. 적절한 윤활은 마찰을 최소화하고 토크 요구 사항을 줄이며 스크류 효율성을 증가시켜 수명을 연장할 수 있다. 액추에이터를 분해하는 경우 볼 또는 롤러 스크류 어셈블리를 윤활하거나 다시 윤활하기 전에 모든 구성품이 깨끗하고 오염 물질이 없는지 확인하는 것이 중요하다. 제조업체가 분해를 권장하지 않는 경우 권장 윤활제만 사용한다.

4. 환경과 그로 인해 발생할 수 있는 극단의 경우를 고려한다.

액추에이터의 동력 전달 요소를 환경의 영향으로부터 보호하는 것은 어려울 수 있다. 고려해야 할 두 가지 중요한 환경 요소는 오염과 습기다. 볼 스크류와 롤러 스크류는 일반적으로 스크류와 너트 사이의 작은 공차로 제조된다(수천 분의 1 ~ 마이크론 이하). 외부 미립자가 스크류와 너트 사이에 끼면 기계적인 결속과 부품의 조기 마모가 발생할 수 있다.
이러한 구성 요소가 부식을 일으키는 화학 물질이나 습기에 노출되면 스크류와 너트가 빠르게 손상되어 고장을 일으키게 된다.

자료 제공: Tolomatic(www.tolomatic.com)