В прошлом задачей механических систем автоматизации было успешное преобразование вращательного движения от электрических или механических двигателей в полезные формы линейного движения. Прорыв в этом отношении, система конвейерной ленты представляла собой одну из первых полезных реализаций преобразования вращательного движения в линейное для использования в производственной среде. Эти системы способны транспортировать широкий спектр сырья и заготовок гораздо более эффективным способом, чем это можно было сделать ранее с использованием грубых механических сил, и чрезвычайно полезны в производственной среде.

Сегодня значительная инженерная работа в области преобразования вращательного движения привела к появлению разнообразного класса линейных механических приводов, которые полезны для широкого спектра современных приложений автоматизации. Задача состоит в выборе подходящего привода для желаемой функциональности, будь то простое перемещение сырья в производственной среде или создание более совершенных систем движения, предназначенных для перемещения инструментов в точные положения.

Чтобы выбрать правильный линейный механический привод, необходимо учитывать некоторые важные соображения, такие как желаемая грузоподъемность или сила тяги и необходимое расстояние хода. Хотя это основные соображения, другие, такие как бремя обслуживания, безусловно, также играют важную роль.

Два широко используемых типа механизированных линейных приводов различаются по их приводным механизмам — приводы с ременным приводом и приводы с шариковым винтом. Оба типа используются в схожих типах приложений, но они существенно различаются по функциям. Каждый тип обладает уникальными преимуществами и важными ограничениями, которые необходимо тщательно учитывать при выборе привода.

Ременные приводы

Ременной привод работает по тем же принципам, что и система конвейерной ленты. Ременной привод преобразует вращательное движение в линейное движение с помощью зубчатого ремня, соединенного между двумя круглыми шкивами. Зубчатый ремень обычно изготавливается из армированного волокнами эластомера, но для более требовательных применений доступны многие другие материалы ремня. Ремень содержит зубья, которые взаимодействуют со шкивами ротора для эффективной передачи крутящего момента и предотвращения проскальзывания. Ременной привод заключен в алюминиевый корпус, в то время как каретка едет сверху, а интерфейс приводного вала обычно расположен перпендикулярно боковой стороне привода.

Приводы с шарико-винтовой передачей

Основной принцип, лежащий в основе шарико-винтового привода, по сути, является улучшением по сравнению с системой с приводом от ходового винта. В шарико-винтовых приводах вращение шарико-винтового привода приводит в движение шариковую гайку/установленную каретку из-за того, что интерфейс между шпилькой и шарико-винтовым приводом по сути представляет собой систему шарикоподшипников, где закаленные стальные шарики в гайке катятся по дорожке качения шпильки. Подобно приводу с ременным приводом, приводные компоненты шарико-винтового привода заключены в алюминиевый корпус, а каретка движется сверху. В отличие от приводов с ременным приводом, интерфейс приводного вала расположен на одной линии с шарико-винтовым приводом, с конца привода.

Сильные стороны и ограничения каждого

Ременные приводы обычно предпочтительны для приложений, требующих больших расстояний перемещения, что может быть достигнуто более рентабельно, чем с шарико-винтовым приводом аналогичной длины. Кроме того, ременной привод, как правило, более эффективен, имеет меньше критических движущихся частей, что делает обслуживание менее трудоемким. Несмотря на это, адекватное натяжение ремня имеет решающее значение для обеспечения надлежащей передачи крутящего момента, и повторное натяжение ремня во время периодических периодов обслуживания обычно необходимо.

В качестве альтернативы шарико-винтовой блок очень похож на систему шарикоподшипников качения и, таким образом, способен выдерживать более высокие нагрузки и достигать более высокой силы тяги. По этой причине приводы с шарико-винтовым приводом идеально подходят для применений, где может потребоваться позиционирование больших, тяжелых грузов с высокой точностью. Периодическая смазка шарико-винтового привода может потребоваться в зависимости от конкретной конструкции привода.

Дальнейшее сравнение двух типов приводов выявляет дополнительные недостатки привода с ременным приводом, несмотря на его простоту и эффективность. Для более высоких требований к нагрузке/оси требуются значительно более толстые ремни. Ремни также подвержены ударным нагрузкам, хотя эта проблема может быть смягчена в определенной степени тщательным выбором материалов ремня, которые могут добавить прочности за счет эластичности. Кроме того, из-за уязвимости ремня к удлинению точность позиционирования приводов с шариковым винтом, как правило, выше, чем у приводов с ременным приводом. Из-за этого приводы с шариковым винтом предпочтительны для приложений, требующих высокой степени надежности и повторяемости в течение длительных периодов времени. Приводы с шариковым винтом являются предпочтительным выбором для высоких требований к ускорению и осевой нагрузке, поскольку шкив ременного привода подвержен проскальзыванию на роторе при таких повторяющихся требованиях.

В заключение, приводы с шарико-винтовым приводом являются лучшим выбором в приложениях, где требуются высокие нагрузки и/или осевые усилия, а также высокоточное позиционирование. Однако из-за своей высокой эффективности и простоты приводы с ременным приводом остаются лучшим выбором для приложений с более низкими нагрузками, особенно там, где требуются более высокие скорости. Приводы с ременным приводом также могут быть экономически эффективным решением для приложений с большим ходом. Хотя задача выбора между механическими приводами с ременным приводом и приводами с шарико-винтовым приводом может показаться сложной. На первый взгляд, сильные и слабые стороны каждой конструкции дают четкий выбор для каждого уникального приложения.