Jak obliczyć wymaganą nośność i współczynnik bezpieczeństwa?

Podstawa każdego bezpiecznego i niezawodnego projektowania napędu.

Prawidłowe określenie nośności i zastosowanie odpowiednich współczynników bezpieczeństwa są pierwszymi i najważniejszymi krokami przy wyborze podnośnika śrubowego. Niedoszacowanie obciążenia lub zaniedbanie marginesów bezpieczeństwa może prowadzić do przeciążenia, przedwczesnego zużycia, a w najgorszym przypadku do awarii systemu.

Krok 1: Określenie maksymalnego obciążenia roboczego

Zidentyfikuj i określ ilościowo wszystkie siły, które działają na przekładnię. Rozróżnij:

• Obciążenie statyczne: Siła w stanie spoczynku (siła utrzymania).
• Obciążenie dynamiczne: Siła potrzebna do przemieszczania ładunku – w tym tarcie, przyspieszenia i ewentualne siły procesowe.

Wskazówki: W wielu zastosowaniach obciążenie dynamiczne jest wyższe niż statyczne. W przypadku kilku przekładni obsługujących jedno obciążenie należy sprawdzić rozkład obciążenia; w razie wątpliwości zaprojektować napęd dla osi o największym obciążeniu.

Krok 2: Zastosowanie współczynników bezpieczeństwa

Współczynniki bezpieczeństwa tworzą rezerwy na rozrzut parametrów, wpływy otoczenia i krótkotrwałe szczyty obciążenia. Zalecenia (wartości minimalne):

• Obciążenie statyczne: +30 % rezerwy bezpieczeństwa
• Obciążenie dynamiczne: +10 % rezerwy bezpieczeństwa

Wybrany podnośnik śrubowy musi posiadać statyczną i dynamiczną nośność, które odpowiadają co najmniej tak obliczonym obciążeniom projektowym.

Przykład

• Utrzymanie: 7,0 kN
• Ruch (w tym tarcie): 7,5 kN
• Projekt statyczne: 7,0 kN × 1,30 = 9,1 kN
• Projekt dynamiczne: 7,5 kN × 1,10 = 8,25 kN
• Wybór: Wybierz podnośnik śrubowy o dopuszczalnej nośności statycznej ≥ 9,1 kN i dopuszczalnej nośności dynamicznej ≥ 8,25 kN. Przekładnia o nośności nominalnej 10 kN jest w tym przykładzie odpowiednia.

Krok 3: Uwzględnienie siły wyboczenia

W przypadku długich śrub pod obciążeniem ściskającym, siła wyboczenia jest często czynnikiem ograniczającym – a nie obciążenie nominalne przekładni. Dlatego zawsze należy przeprowadzić oddzielną weryfikację wyboczeniową dla śruby.

Krótkie podsumowanie

1. Pełne określenie obciążenia statycznego i dynamicznego.
2. Dodanie rezerw bezpieczeństwa (+30 % statycznie, +10 % dynamicznie).
3. Wybór przekładni na podstawie obciążeń projektowych.
4. Przeprowadzenie oddzielnej weryfikacji wyboczeniowej śruby.

W ten sposób zapewnisz solidną, bezpieczną i trwałą konstrukcję – bez zbędnej złożoności.