В прошлом главной проблемой для систем механической автоматизации было успешное преобразование вращательного движения от электрических или механических двигателей в полезные формы линейного движения. Прорывом в этом отношении стала конвейерная система, представляющая 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 эффективнее, чем это было возможно ранее с помощью грубой механической силы, и чрезвычайно полезны в производственных условиях.

Сегодня значительные инженерные работы в области преобразования вращательного движения привели к созданию разнообразного класса линейных механических приводов, полезных для широкого спектра передовых приложений автоматизации. Задача состоит в выборе подходящего привода для требуемой функциональности, будь то простое перемещение сырья в производственной среде или создание более сложных систем перемещения, предназначенных для точного позиционирования инструментов.

Для выбора подходящего линейного механического привода необходимо учитывать ряд важных факторов, таких как требуемая грузоподъемность или сила осевого усилия, а также необходимое расстояние хода. Хотя это основные факторы, другие, такие как сложность технического обслуживания, безусловно, также играют важную роль.

Существуют два широко используемых типа механизированных линейных актуаторов, различающихся механизмами привода: ременные и шариковинтовые. Оба типа применяются в схожих областях, но существенно различаются по своим функциям. Каждый тип обладает уникальными преимуществами и важными ограничениями, которые необходимо тщательно учитывать при выборе актуатора.

Приводы с ременным приводом

Привод с ременной передачей работает по тем же принципам, что и конвейерная система. Ременная передача преобразует вращательное движение в линейное с помощью зубчатого ремня, соединенного между двумя круглыми шкивами. Зубчатый ремень обычно изготавливается из армированного волокном эластомера, но для более сложных применений доступны и другие материалы. Ремень имеет зубья, которые взаимодействуют со шкивами ротора для эффективной передачи крутящего момента и предотвращения проскальзывания. Ременная передача заключена в алюминиевый корпус, а каретка перемещается сверху, и соединение приводного вала обычно расположено перпендикулярно боковой стороне привода.

Приводы с шариковинтовой передачей

Основной принцип работы привода с шариковинтовой передачей представляет собой усовершенствование по сравнению с системой с ходовым винтом. В приводах с шариковинтовой передачей вращение шарикового винта приводит в движение шариковую гайку/установленную каретку, поскольку интерфейс между штифтом и шариковым винтом представляет собой, по сути, систему шарикоподшипников, где закаленные стальные шарики в гайке катятся по дорожке качения штифта. Подобно приводу с ременной передачей, приводные компоненты привода с шариковинтовой передачей заключены в алюминиевый корпус, а каретка перемещается сверху. В отличие от приводов с ременной передачей, интерфейс приводного вала расположен на одной линии с шариковым винтом, на конце привода.

Сильные и слабые стороны каждого из них

Приводы с ременным приводом, как правило, предпочтительны для применений, требующих больших расстояний перемещения, что может быть достигнуто более экономично, чем с помощью привода с шариковинтовой передачей аналогичной длины. Кроме того, привод с ременным приводом обычно более эффективен, имеет меньше важных движущихся частей, что снижает трудозатраты на техническое обслуживание. Тем не менее, адекватное натяжение ремня имеет решающее значение для обеспечения надлежащей передачи крутящего момента, и обычно требуется повторное натяжение ремня во время периодического технического обслуживания.

В качестве альтернативы, шариковинтовой привод очень похож на систему с шариковыми подшипниками и, следовательно, способен выдерживать более высокие нагрузки и обеспечивать более высокое усилие. По этой причине приводы с шариковинтовым приводом идеально подходят для применений, где требуется высокоточная позиционировка больших и тяжелых грузов. В зависимости от конкретной конструкции привода может потребоваться периодическая смазка шариковинтового привода.

Дальнейшее сравнение двух типов приводов выявляет дополнительные недостатки привода с ременным приводом, несмотря на его простоту и эффективность. Для более высоких нагрузок/тяговых усилий требуются значительно более толстые ремни. Ремни также подвержены ударным нагрузкам, хотя эту проблему можно в некоторой степени смягчить тщательным подбором материалов ремня, которые могут повысить прочность за счет снижения эластичности. Кроме того, из-за уязвимости ремня к растяжению точность позиционирования шариковинтовых приводов, как правило, выше, чем у приводов с ременным приводом. Поэтому шариковинтовые приводы предпочтительны для применений, требующих высокой степени надежности и повторяемости в течение длительных периодов времени. Шариковинтовые приводы являются предпочтительным выбором для высоких требований к ускорению и тяге, поскольку шкив ременной передачи уязвим к проскальзыванию ротора при таких повторяющихся нагрузках.

В заключение, приводы с шариковинтовой передачей являются лучшим выбором в тех областях применения, где требуются высокие нагрузки и/или осевые усилия, а также высокоточное позиционирование. Однако, благодаря своей высокой эффективности и простоте, приводы с ременной передачей остаются лучшим выбором для применений с меньшими нагрузками, особенно там, где требуются более высокие скорости. Приводы с ременной передачей также могут быть экономически выгодным решением для применений с большим ходом. Хотя задача выбора между механическими приводами с ременной и шариковинтовой передачей может показаться сложной, на первый взгляд, сильные и слабые стороны каждой конструкции обеспечивают очевидный выбор для каждого конкретного применения.