FF-sarjan pallokierteen pääntuki

I. Ydinsijoitus ja nimeäminen

Asettelu: Kaksinkertaisilla kelluvilla pääntuilla varustettu pallokiertejärjestelmä. Tämä on ei-standardi, mutta erittäin kohdistettu tuentamenetelmä.

Nimeämisen tulkinta:

• Ensimmäinen F: Osoittaa, että kierteen toinen pää on tuettu kelluvalla päätyosalla.
• Toinen F: Osoittaa, että myös kierteen toinen pää on tuettu kelluvalla päätyosalla.

Ytimen arvo: Suunniteltu vastaamaan merkittävää aksiaalista pituuden kasvua, joka johtuu lämpölaajenemisesta erittäin pitkissä iskussädekierteissä tai erikoistapauksissa, joissa kierteitä ohjataan keskiosasta.

II. Perusrakenne ja toimintaperiaate

FF-kokoonpano hylkää perinteisen yhden pään kiinnitetyn mallin. Sen toimintaperiaate on seuraava:

Vapauttaa täysin lämpöjännityksen:
Molemmat päät sallivat aksiaalisen kelluvuuden, mikä mahdollistaa kierteen vapaan laajenemisen molempiin suuntiin lämmetessä, eikä pakota sitä laajenemaan vain kohti yhtä päätä kuten yhden pään kiinnitetyssä järjestelmässä.
Tulos: Lämpölaajenemisen aiheuttama aksiaalinen puristusjännitys kierteessä minimoituu, estäen perustasolla pitkien kierteiden taipumisvaaran (taipuminen) lämpöjännityksen vuoksi.

Aksiaalisen sijainnin viittausjärjestelmän siirto:
Perinteisissä BK-FK-järjestelmissä BK-pää toimii absoluuttisena aksiaalisena sijaintiviitteenä.
FF-järjestelmissä pallosiisti itse (tai siihen jäykästi kiinnitetty työpöytä) muuttuu järjestelmän aksiaaliseksi sijaintiviitteeksi. Ruuviakseli voi vapaasti 'liikkua' tukien välissä, kun taas siistin sijainti ohjataan ja lukitaan ajosysteemillä (esimerkiksi servomoottorilla).

Tyypilliset ajo-menetelmät:

• Keskiosan ajo: Moottori ajaa ruuvin keskiosaa hihna- tai hammaspyörävälityksellä. Tämä on yleisin FF-tukijärjestelmän käyttötapa, jossa ruuvin molemmat päät ovat tuettuja, mutta ne eivät siirrä ajo-vääntömomenttia.
• Pään ajo (harvinaisempi, vaatii erikoissuunnittelun): Vaikka ajetaan päästä, tämä pää käyttää liukuvaa tukea ja vaatii vastaavan vääntömomentin kantavan laitteen (esimerkiksi urakkeja tai ohjauseväitä), joka kestää pyörivän ajo-vääntömomentin samalla kun sallii aksiaaliliikkeen.

III. Ydinominaisuudet ja edut

• Suunniteltu erittäin pitkiä iskuja varten:
  Tämä on FF-tuen pääetulyönti. Kun ruuvin pituus on erittäin pitkä (esim. yli 3–4 metriä), lämpötilan nousun aiheuttama kumulatiivinen venymä on merkittävä. Kaksinkertainen liikkuvasuunnittelu on tehokkain ja luotettavin ratkaisu tämän merkittävän lämpölaajenemisen hallintaan.
• Poistaa taipumisvaaran, parantaa järjestelmän luotettavuutta:
  Ratkaisee täysin kapeiden ruuvien mahdollisen epävakauden ja taipumisongelmat lämpö- ja puristuskuormien alaisina, parantaen pitkäiskujärjestelmien käyttöturvallisuutta ja tarkkuuden säilymistä huomattavasti.
• Asumisen joustavuus:
  Mahdollistaa keskiosan ajon, jolloin raskaat ajomoottorit voidaan sijoittaa iskun keskelle tai laitteiston kehykselle iskun päistä poispäin, mikä optimoi laitteen painopisteen ja rakennesuunnittelun.
• Vähentää tiukkoja vaatimuksia tuen asennustarkkuudelle:
  Koska kumpikaan pää ei kanna tiukkoja aksiaalisia kiinnitystoimintoja, voidaan kahden tuentayksikön asennuspintojen aksiaalisen suhteellisen paikkatarkkuuden vaatimuksia hieman lieventää (vaikka yhdensuuntaisuus- ja koaksiaalisuusvaatimukset säilyvät korkeina).

IV. Tyypilliset käyttöskenaariot

FF-tuki on ratkaisukeskeinen suunnittelu, jota käytetään ensisijaisesti seuraavissa erityisaloissa:

• Erittäin suuret CNC-koneistuskoneet: Kuten porttipalkkiakseli (porttipalkki) porttipesureissa ja lattialla sijaitsevissa pora-/jyrsinkoneissa, joiden käyntimatkat saavuttavat kymmeniä metrejä.
• Suuret laserleikkaajat/vesileikkaajat: Laajojen levyjen käsittelylaitteet.
• Laajamittainen mittauslaitteisto: Kuten sillassijaiset koordinaattimittauskoneet (CMM), rautakuorimittauskoneet.
• Erityiset raskas teollisuuden laitteet: Kuten tuuliturbiinien siivenhionnituskoneet ja alustenosien hitsausalustat.
• Erityinen automaatiovaruste keskivetoinen akselilla: Rakenteellisten järjestelyrajoitusten vuoksi akselimoottori on sijoitettava iskun keskelle.

V. Vertailu perinteisiin yhden pään kiinnitettyihin (BK-FK) järjestelmiin

VI. Tärkeät suunnittelunäkökohdat ja varotoimet

• Kiertymisenestomekanismi: Koska ruuvin molemmat päät eivät ole kiinnitettyjä, on olennaista estää ruuvin haluton kiertyminen tukien suhteen ajaessa. Keskiosan tai päätyajossa kiertymisenestolaite, kuten urakon pari, ohjausavain tai lukituskappale, asennetaan yleensä lähelle toista tukipäätä, mikä sallii vain aksiaaliliikkeen samalla kun välittää pyörivän momentin runkoon.
• Pultin jäykkyys vertailukohtana: Koko aksiaalijäykkyys riippuu liittimen ja työstöpöydän välisen liitoksen jäykkyydestä, jota on vahvistettava erikseen.
• Asemansyöttö: Moottorin enkooderi antaa palautetta moottorin akselin asennosta, ei työpöydän asennosta. Korkean tarkkuuden järjestelmissä on pakollista käyttää täysikatkaistua takaisinkytkentäjärjestelmää (esim. lineaarienkooderi/asteikko), joka mittaa suoraan työpöydän asennon.
• Tuen valinta: Molemmilla päissä olevat kelluvat tuet voivat olla BF-, FK- tai EF-tyyppiä riippuen tilasta ja ruuvausakselin tyypistä, mutta molempien on oltava toiminnallisesti kelluvia.
• Ei ole suorituskyvyn parantamismenetelmä: FF on tarkoitettu erityisesti ratkaisemaan ongelma "pitkä isku lämpölaajeneminen". Standardipituisille iskuille perinteinen kiinnitetyn pään menetelmä tarjoaa etuja jäykkyys-, kustannus- ja monimutkaisuustekijöissä.

FF-tukikokoonpano on erittäin erikoistunut tekninen ratkaisu, joka on suunniteltu vastaamaan haasteeseen "lämmönhallinta erittäin pitkillä iskumatreilla". Se saavuttaa turvallisuuden ja vakautta ääripääskaaloissa täysin vapauttamalla ruuvipalkin "aksiaalisesta rajoitteesta". FF-järjestelmän valitseminen osoittaa, että laitesuunnittelu on siirtynyt suurten ja raskaiden sovellusten erityisalalle, mikä edellyttää insinööreiltä syvempää ymmärrystä ja huolellisempaa suunnittelua termodynamiikan, rakenteiden mekaniikan ja liikkeenohjauksen osalta. Se ei ole yleisvoimainen vaihtoehto, mutta soveltuvalla alallaan se on korvaamaton avainteknologia.