Длина хода, скорость, точность, монтаж, техническое обслуживание.

Вы работаете над приложением, требующим линейного перемещения — возможно, это система сборки методом «захват-перемещение», упаковочная линия или портал для перемещения материалов, — но разработка собственного привода с нуля, поиск различных деталей, монтаж и выравнивание компонентов, а также внедрение системы технического обслуживания не являются эффективным использованием вашего времени. Вы начинаете рассматривать готовые и собранные линейные приводы, но существует так много вариантов по типу, размеру и принципу работы, что трудно понять, с чего начать выбор.

Первый шаг в сужении круга вариантов — выбор наиболее подходящего механизма привода для вашего применения. Большинство производителей предлагают как минимум два варианта привода, наиболее распространенными из которых являются зубчатый ремень и шариковинтовая передача, в то время как пневматические и линейные мотор-приводы используются в узкоспециализированных областях. Ниже приведены пять факторов, которые помогут вам сделать выбор между двумя наиболее распространенными типами приводов — зубчатым ремнем и шариковинтовой передачей.

1. Длина хода

Расстояние, на которое привод должен перемещаться в одном направлении, известное как длина хода, является первым требованием, которое следует учитывать при выборе между шариковинтовой и ременной передачей. Шариковинтовые приводы обычно имеют длину 1000 мм или меньше, хотя шариковинтовые приводы большего диаметра могут использоваться длиной до 3000 мм. Этот предел определяется критической скоростью винта. По мере увеличения длины винта его критическая скорость, или скорость, при которой винт начинает испытывать изгибающие колебания, уменьшается. Проще говоря, по мере того, как винт становится длиннее и вращается быстрее, он начинает «взбалтывать», как скакалка.

В приводах с зубчатым ремнем максимальная длина ограничивается возможностью натяжения ремня. Благодаря использованию ремней большей ширины (большей площади контакта) и большего шага зубьев, приводы с ременным приводом часто встречаются в областях применения, требующих длины хода от 10 до 12 метров.

2. Скорость

Второй важный фактор при выборе привода — скорость. Максимальная скорость для большинства приводов с ременным приводом составляет 5 м/с. На этот предел влияет система направляющих, в которой чаще всего используются подшипники скольжения. Для применений, требующих более высоких скоростей, до 10 м/с, вместо подшипников скольжения можно использовать ременный привод в сочетании с предварительно нагруженными колесами или кулачковыми роликами.

Как упоминалось выше, в приводе с шариковинтовой передачей с увеличением длины критическая скорость уменьшается. В целом, приводы с шариковинтовой передачей могут достигать скорости до 1,5 м/с при длине хода менее 1 метра. Опоры для шариковинтовой передачи могут обеспечить дополнительную жесткость за счет уменьшения длины винта без опоры, что позволяет приводу достигать более высоких скоростей и большей длины. При выборе опор для шариковинтовой передачи обратитесь к производителю за помощью в выполнении необходимых расчетов скорости и длины.

3. Точность

Под точностью обычно понимают либо точность перемещения (местоположение каретки или седла в пространстве во время движения), точность позиционирования (насколько точно привод достигает целевой позиции), либо повторяемость (насколько точно привод достигает одной и той же позиции при каждом ходе). В то время как на точность перемещения сильно влияют конструкция привода, основание и крепление, точность позиционирования и повторяемость в основном зависят от механизма привода.

Шариковые винты, особенно предварительно нагруженные, обладают большей точностью позиционирования, чем ременные приводы, благодаря своей жесткости. Однако «неточность» позиционирования может быть измерена и компенсирована в системе управления привода. По этой причине повторяемость (способность достигать одного и того же положения при каждом ходе) часто становится наиболее важным фактором в высокоточных приложениях. Для высокой повторяемости жесткость приводного механизма имеет решающее значение, поэтому предварительно нагруженный шариковый винт и гайка являются лучшим выбором.

4. Монтаж

В некоторых случаях направление установки привода определяет, какой механизм привода лучше всего подходит. Как ременные, так и шариковинтовые приводы подходят для горизонтальной и наклонной установки, но для применений, требующих вертикальной установки, необходима более тщательная оценка.

Хотя любая система, перемещающая груз вертикально, нуждается во встроенных механизмах безопасности, шариковинтовые приводы часто считаются более безопасными, чем ременные приводы, для перемещения вертикальных грузов. Это объясняется тем, что шариковинтовые приводы, в зависимости от нагрузки, шага винта и трения в системе, не склонны к обратному вращению или «свободному падению» в случае отказа тормоза или катастрофического повреждения системы. Если в вертикальном положении требуется ременный привод, следует серьезно рассмотреть возможность использования внешнего тормоза или противовеса.

5. Техническое обслуживание

Основная причина поломок линейных актуаторов — недостаточная смазка. Как шариковинтовые, так и ременные приводы требуют периодической смазки направляющей системы, но шариковинтовые приводы представляют собой дополнительный компонент, за смазкой которого необходимо следить. Некоторые производители решили эту проблему, предлагая системы со смазкой на весь срок службы (под сроком службы понимается заданное расстояние перемещения или количество оборотов при заданной нагрузке, скорости и условиях окружающей среды), но многие области применения выходят за рамки этих параметров и потребуют смазки в какой-то момент в течение предполагаемого срока службы.

Хотя приводы с ременным приводом имеют преимущество в виде меньшего количества компонентов, требующих обслуживания, в условиях запыленности или наличия стружки следует выбирать конструкцию привода, которая минимизирует вероятность попадания загрязнений в корпуса шкивов. Это обеспечит более длительный срок службы подшипников шкивов и уменьшит износ самого ремня.

Как ременные, так и шариковинтовые приводы обладают преимуществами в производительности. При первоначальном выборе следует помнить, что ременные приводы, как правило, лучше подходят для больших ходов и высоких скоростей, в то время как шариковинтовые приводы лучше подходят для применений, требующих высокой повторяемости или вертикального монтажа. В некоторых случаях любой из этих механизмов привода будет соответствовать описанным выше критериям. В таких случаях производитель может помочь вам выбрать подходящий привод, учитывая более сложные факторы, такие как ускорение, время стабилизации или условия окружающей среды.