Побудова успішної системи лінійного руху починається з вибору відповідного приводу. Серед різних розмірів, технологій і якості існують сотні варіантів. Хитрість полягає в тому, щоб перейти до приводу, який забезпечить найкращі результати. На щастя, це не так складно, як здається. Вимоги додатка зменшать набір можливих рішень приводів, а обмеження проекту визначатимуть найкращий варіант.

Процес починається з розгляду перелічених тут ключових факторів.

швидкість

Швидкість є важливим фактором, який слід враховувати при виборі приводу. Хоча гвинтові приводи є ефективними й економічними компонентами, на дуже високих швидкостях вони страждають від явища, відомого як гвинтовий хлист, коли гвинт вигинається під час обертання. Шнек викликає вібрацію та передчасний знос.

Поріг для гвинта, який називається критичною швидкістю, залежить від розмірів і матеріалу гвинта. Критичну швидкість можна розрахувати аналітично за допомогою добре відомих рівнянь. Якщо швидкість занадто висока для використання гвинтового приводу, розгляньте лінійний двигун або привод з ремінним приводом.

навантаження

Дуже важливо, щоб розмір приводу відповідав навантаженню. Під час визначення розміру навантажувальної здатності слід враховувати кілька факторів: радіальну навантажувальну здатність напрямних підшипників, моментну здатність опорної каретки та осьову навантажувальну здатність опорних підшипників і кульково-гвинтової передачі. Важливо вибрати привід, призначений для роботи з навантаженнями, пов’язаними із застосуванням.

Поширена помилкова думка полягає в тому, що має значення лише навантажувальна здатність, а навантажувальна здатність дійсно дає змогу розрахувати термін служби приводу за певного навантаження. Однак необхідно враховувати інші фактори, наприклад жорсткість приводу в різних напрямках навантаження. Команда проектувальників може виконати обчислення відхилення навантаження, щоб визначити, чи буде привод успішно працювати в застосуванні.

Іншим фактором, який слід враховувати, є розташування вантажу. Маса, що лежить на каретці, яка рухається вздовж осі приводу, створює дуже різні сили від навісного вантажу, який застосовує момент перекидання. Переконайтеся, що привод правильного розміру та підтримується.

Вертикальне застосування вимагає особливої ​​обережності, щоб зберегти положення вантажу. За певних конструктивних параметрів ходові гвинти самоконтряться. Це означає, що їх неможливо повернути назад, навіть у разі відмови двигуна. Для того, щоб бути впевненим, що гвинт самоблокується, ефективність гвинта повинна бути нижче 50%, де ефективність є функцією кута випередження та коефіцієнта тертя між гайкою та гвинтом. В якості альтернативи також можуть працювати рейкові приводи.

За останні роки ремені помітно покращилися. Вони міцні та високотехнологічні, тому більше не потребують регулярного натягу, як колись. Пасові передачі є хорошим вибором, якщо вимоги до швидкості та ходу виходять за рамки, які може забезпечити кулькова або ходова гвинта. Слід бути особливо обережними, якщо пасова передача використовується у вертикальному застосуванні. Рекомендується використовувати противагу або гальмо, щоб уповільнити, зупинити та підтримати вантаж з міркувань безпеки.

Довжина штриха

Наступний фактор, який слід враховувати, це довжина ходу. Гвинтові приводи є ефективними, і в деяких випадках їх можна використовувати для ходу до 5 футів або більше. Необхідно стежити за тим, щоб гвинтові приводи з дуже великим ходом не перевищували критичну швидкість. Для великої довжини ходу краще використовувати ремінні передачі. Сучасні ремені — це високотехнологічні матеріали, які не потребують догляду. Їх можна використовувати на відстані до 50 футів.

Ще один варіант для довгих ходів - лінійний двигун. По суті, розгорнуті серводвигуни, лінійні двигуни складаються з сили, яка рухається вздовж фіксованої магнітної доріжки. Теоретично траса може бути скільки завгодно довгою. З практичної точки зору, лінійні двигуни обмежені як вимогою забезпечити рівну, ретельно вирівняну магнітну доріжку, так і вартістю магнітів. Управління кабелями двигуна під час дуже тривалих поїздок також може бути проблемою.

Повторюваність

Кожне застосування має вимогу повторюваності. Правильний вибір приводу забезпечує систему, яка не тільки задовольнить ці вимоги, але й допоможе проекту досягти цілей щодо бюджету та часу складання. Приводи гвинтового типу забезпечують повторюваність порядку від ±0,0001 до ±0,003 дюйма. Це порівнюється з ±0,002 до ±0,010 дюйма для пасової передачі.

Оптимальний вибір залежить від потреб програми. Ремінні приводи працюють не так добре, як приводи гвинтового типу, але для застосування з більш поблажливими допусками пасові приводи можуть запропонувати значну економію. Для більш вимогливих застосувань приводи лінійного двигуна пропонують повторюваність, яка може бути субмікронною.

Робочий цикл

Робочий цикл має великий вплив на термін служби обладнання. Важливо вибрати лінійний привід, який відповідає вимогам застосування. Наприклад, ходові гвинти засновані на ковзному контакті — як правило, з нержавіючої сталі на пластик (є багато доступних варіантів залежно від застосування). Це призводить до значного зносу протягом усього терміну служби пристрою. Як результат, слід уникати ходових гвинтів, якщо у вас комбіноване високе навантаження та високий робочий цикл.

Замість цього виберіть рециркуляційний кульковий гвинтовий привод. Ці пристрої мають тертя кочення, а не ковзання, тому вони служать довше, а термін служби більш передбачуваний. Але м'ячі можуть пошкодитися, особливо при великих навантаженнях. Для застосувань, які не терплять збою, спробуйте планетарний роликовий гвинт. Ці пристрої розподіляють вагу для мінімізації зносу, завдяки чому вони добре підходять, зокрема, для військових і аерокосмічних застосувань. Для бюджетних застосувань також може підійти ремінна передача.

Навколишнє середовище

Операційне середовище програми також має вплив на вибір приводу. У чистому приміщенні уникайте приводів із ходовим гвинтом. Контакт металу з пластиком утворює тверді частинки, які негативно впливають на рейтинг чистого приміщення.

І навпаки, дуже забруднене середовище може пошкодити приводи. У стрижневих приводах гвинт герметично закріплений у корпусі. Як результат, стрижневі приводи досить безпечні в середовищах із забрудненням і рідиною. У безштокових приводах навантаження лежить на каретці, яка повинна з’єднуватися з гвинтом, що може призвести до забруднення приводу.

У результаті безштокові приводи потребують спеціальних положень, незалежно від того, чи є базовою технологією привод гвинтового типу чи лінійний двигун. Шукайте компоненти з рейтингом IP. Розгляньте можливість встановлення щілини донизу, щоб зменшити проникнення. Майте на увазі, що мастило може захоплювати та утримувати частинки, щоб з часом пошкодити поверхні.

Іншим фактором, який слід враховувати щодо навколишнього середовища, є кількість доступного простору. Найкращий у світі актуатор марний, якщо він не поміститься в підручний конверт. Визначте приводи на ранній стадії проектування, щоб забезпечити достатній простір. Тісно співпрацюйте зі своїм постачальником, щоб скористатися будь-якими факторами, які можуть забезпечити необхідні вам характеристики в компактному форм-факторі.

Бюджет

Завжди важливо пам’ятати про цільові ціни. Найдорожчими є лінійні двигуни, за ними йдуть гвинтові приводи (планетарний гвинт, кульковий гвинт і ходовий гвинт). Найбільш економічні ремінні передачі.

Інженерія завжди передбачає компроміси. Наведений вище список є першим кроком у виборі приводу. Для будь-якої конкретної програми особливі обмеження можуть означати, що бюджет є більшим пріоритетом, ніж продуктивність, наприклад, або що робочий цикл важливіший за швидкість. Почніть процес визначення приводу якомога раніше на етапі проектування. Спробуйте працювати зі стандартними компонентами. Якщо жодне з них не задовольняє ваші потреби, поговоріть зі своїм постачальником про розробку індивідуального продукту, який виконає роботу.