V mnohých automatizačných systémoch môže servomotor poháňať guľôčkovú skrutku priamo bez použitia prevodovky. Je to preto, že vedenie guľôčkovej skrutky už premieňa-rotáciu motora s vysokou rýchlosťou na lineárny pohyb s nižšou-rýchlosťou a vysokým-ťahom.
To však neznamená, že sa nikdy nepoužíva prevodovka s guľôčkovou skrutkou. Pri osiach s vysokým{1}}záťažom, vertikálnych zdvíhacích systémoch, bezpečnostných-kritických mechanizmoch alebo aplikáciách s veľkým nesúladom zotrvačnosti možno stále zvážiť prevodovku, brzdu alebo inú prídržnú konštrukciu. Správna voľba závisí od krútiaceho momentu motora, vedenia guľôčkovej skrutky, požadovanej rýchlosti, zaťaženia, smeru montáže a bezpečnostných požiadaviek.
Rýchla odpoveď:
Väčšina systémov s guľôčkovými skrutkami nepotrebuje prevodovku. Prevodovka prichádza do úvahy len vtedy, keď priamy motorový pohon nemôže spĺňať požiadavky na krútiaci moment, bezpečnosť, rýchlosť alebo zotrvačnosť-.
1. Prečo väčšina guľôčkových skrutiek nepotrebuje prevodovku
Guličková skrutka nie je len prevodový komponent. Je to už rotačný-na{2}}mechanizmus lineárnej konverzie. Vedenie skrutky definuje, koľko lineárneho pohybu sa vytvorí jednou úplnou rotáciou skrutky.
Napríklad, ak má guľôčková skrutka stúpanie 10 mm, matica sa posunie o 10 mm, keď sa skrutka otočí o jednu otáčku. Ak motor beží pri 3000 ot./min., teoretická lineárna rýchlosť je:
Vzorec lineárnej rýchlosti:
Lineárna rýchlosť=stúpanie skrutky × rýchlosť motora
10 mm/ot. × 3000 ot./min.=30000 mm/min.=30 m/min.
To znamená, že guľôčková skrutka už premieňa rýchle otáčanie motora na riadený lineárny pohyb. Menšie vedenie produkuje nižšiu rýchlosť a vyšší ťah. Väčšie vedenie produkuje vyššiu rýchlosť, ale vyžaduje väčší krútiaci moment motora pre rovnaký ťah.
Pre mnoho horizontálnych polohovacích osí, baliacich strojov, pomocných CNC osí, lineárnych modulov a automatizačných systémov stačí výber správneho vedenia guľôčkovej skrutky a servomotora. Pridanie prevodovky často zvyšuje náklady a zložitosť bez zlepšenia výsledku.
2. Vedenie, rýchlosť a ťah guľôčkovej skrutky
Mnoho inžinierov si najprv predstaví olovo ako parameter rýchlosti. Olovo v skutočnosti ovplyvňuje aj ťah a krútiaci moment motora. Menšie vedenie funguje ako silnejšia mechanická redukcia, zatiaľ čo väčšie vedenie je lepšie pre rýchlosť.
| Vedenie guľôčkovej skrutky | Lineárna rýchlosť | Schopnosť ťahu | Typické použitie |
|---|---|---|---|
| Malý náskok | Nižšia lineárna rýchlosť | Vyšší ťah pre rovnaký krútiaci moment motora | Zdvíhacie osi, ťažké bremeno, jemný posuv, presné nastavenie |
| Stredný náskok | Vyvážená rýchlosť | Vyvážený ťah | Všeobecná automatizácia, CNC osi, baliace stroje |
| Veľký náskok | Vyššia lineárna rýchlosť | Vyžaduje väčší krútiaci moment motora pre rovnaký ťah | Rýchle prenosové osi, dlhý{0}}pohyb zdvihu, vysoká{1}}rýchlosť polohovania |
Užitočný vzorec na výpočet krútiaceho momentu je:
Vzorec požadovaného krútiaceho momentu:
T=F × olovo / (2π × η)
T=požadovaný krútiaci moment skrutky, F=požadovaný ťah, stúpanie=stúpanie skrutky, účinnosť prenosu η =.
3. Prečo remeňové a ozubené pohony zvyčajne potrebujú prevodovku
Remeňové, reťazové a ozubené pohony prirodzene neposkytujú rovnaký druh rotačnej{0}}až{1}}lineárnej redukcie ako guľôčková skrutka. Ak motor poháňa remeňový systém priamo, lineárna rýchlosť môže byť príliš vysoká a dostupný krútiaci moment nemusí stačiť na zaťaženie.
V remeňových alebo ozubených prevodových systémoch sa prevodovka bežne používa na:
- Znížte otáčky motora na použiteľnú výstupnú rýchlosť
- Zvýšte výstupný krútiaci moment
- Zlepšite prispôsobenie zotrvačnosti medzi motorom a záťažou
- Zlepšite stabilitu-ovládania nízkej rýchlosti
- Chráňte motor pred preťažením v určitých aplikáciách
4. Problémy spôsobené pridaním prevodovky ku guľôčkovej skrutke
Medzi motor a guľôčkovú skrutku je technicky možné pridať prevodovku. Ak sú však krútiaci moment a otáčky motora už vhodné, prevodovka môže spôsobiť viac problémov ako úžitku.
| Možný problém | Vplyv na systém guľôčkových skrutiek |
|---|---|
| Vôľa | Môže znížiť presnosť polohovania a opakovateľnosť |
| Torzná elasticita | Môže znížiť dynamickú odozvu a ovplyvniť stabilitu riadenia |
| Extra zotrvačnosť | Môže spomaliť akceleráciu a znížiť odozvu serva |
| Viac komponentov | Zvyšuje chyby pri montáži a body údržby |
| Väčšia štruktúra | Vyžaduje viac inštalačného priestoru a zložitejší dizajn podpery |
| Vyššie náklady | Nemusí poskytovať dostatočný praktický úžitok pre normálnu os guľôčkovej skrutky |
5. Kedy je potrebná prevodovka pre guľovú skrutku?
Hoci väčšina osí s guľôčkovou skrutkou nepotrebuje prevodovku, existuje niekoľko špeciálnych prípadov, kedy to môže byť užitočné.
| Podmienka | Je potrebná prevodovka? | Dôvod |
|---|---|---|
| Horizontálna os stredného{0}}zaťaženia | Zvyčajne nie | Často postačuje vhodný servomotor a vedenie guľôčkovej skrutky |
| Vysoká záťaž s veľmi malým náskokom | Možno | Požadovaný krútiaci moment motora môže prekročiť možnosti priameho{0}}pohonu |
| Vertikálna os Z | Možno | Musí sa vyhodnotiť bezpečnosť držania pri strate napájania |
| Veľký nesúlad zotrvačnosti | Možno | Reduktor môže pomôcť zlepšiť prispôsobenie zotrvačnosti v niektorých systémoch |
| Obmedzená veľkosť motora | Možno | Prevodovka môže zvýšiť dostupný výstupný krútiaci moment, keď priestor obmedzuje výber motora |
| Vysokorýchlostná os polohovania | Zvyčajne nie | Prevodovky môžu znížiť dynamickú odozvu a zvýšiť zotrvačnosť |
6. Bezpečnosť vertikálnej osi: Prevodovka nie je jediným riešením
Pre vertikálne osi nie je hlavným problémom len krútiaci moment. Bezpečnosť pri výpadku prúdu je tiež dôležitá. Prevodovka môže pomôcť zvýšiť prídržný moment, ale nemala by sa považovať za jediné bezpečnostné zariadenie.
V závislosti od konštrukcie stroja môžu inžinieri zvážiť aj:
- Brzda servomotora
- Mechanická brzda
- Štruktúra protiváhy
- Bezpečnostná matica alebo mechanický doraz
- Vypnite-zadržovací dizajn
- Správny výber vedenia guľôčkovej skrutky a krútiaceho momentu motora
7. Príklad skutočného výberu motora: Nie je potrebná žiadna prevodovka
Zvážte typickú horizontálnu polohovaciu os:
| Načítať | 30 kg |
| Lineárna rýchlosť | 300 mm/s |
| Zrýchlenie | 0.5 g |
| Mŕtvica | 800 mm |
| Presnosť polohovania | ±0,02 mm |
| Guličková skrutka | Ø20 mm, vývod 10 mm |
| Účinnosť prenosu | 0.9 |
Krok 1: Odhadnite požadovaný ťah. Pre túto horizontálnu aplikáciu je po zvážení zrýchlenia a praktickej rezervy požadovaný ťah asi 250 N.
Krok 2: Vypočítajte požadovaný krútiaci moment na hriadeli skrutky:
T=250 × 0,01 / (2π × 0,9) ≈ 0,44 Nm
Servomotor 400 W s menovitým krútiacim momentom nad 1 Nm má pre túto aplikáciu dostatočnú rezervu krútiaceho momentu.
Krok 3: Skontrolujte požiadavku na rýchlosť. 10 mm vodiaca guľôčková skrutka potrebuje asi 1800 otáčok za minútu, aby dosiahla rýchlosť 300 mm/s:
300 mm/s ÷ 10 mm/ot=30 ot/s=1800 ot./min
To je v rozsahu pracovných rýchlostí mnohých servosystémov. V tomto príklade je praktický priamy pohon a nie je potrebná žiadna prevodovka.
8. Prevodovka alebo priamy pohon? Tabuľka rýchleho rozhodovania
| Otázka | Ak Áno | Smer výberu |
|---|---|---|
| Je krútiaci moment motora dostatočný? | áno | Zvyčajne sa uprednostňuje priamy pohon |
| Zodpovedá vedenie skrutky požadovanej rýchlosti? | áno | Zvyčajne nie je potrebná žiadna prevodovka |
| Je os vertikálna alebo bezpečnostná-kritická? | áno | V prípade potreby skontrolujte brzdu, prídržný mechanizmus alebo prevodovku |
| Je zaťaženie veľmi vysoké a predstih veľmi malý? | áno | Pred rozhodnutím si vypočítajte rezervu krútiaceho momentu |
| Zníži prevodovka výkon polohovania? | áno | Vyhnite sa prevodovke, ak je možný priamy pohon |
9. Aké informácie by mali kupujúci poskytnúť?
Ak chcete rozhodnúť, či os s guľôčkovou skrutkou potrebuje prevodovku, mali by ste najprv potvrdiť nasledujúce informácie:
- Hmotnosť nákladu
- Horizontálny alebo vertikálny smer montáže
- Požadovaná lineárna rýchlosť
- Požiadavka na zrýchlenie
- Dĺžka ťahu
- Priemer guľôčkovej skrutky a stúpanie
- Požadovaná presnosť polohovania
- Výkon servomotora a menovitý krútiaci moment
- Pracovný cyklus a pracovný čas
- Bezpečnostná požiadavka na stratu výkonu alebo vertikálne držanie
10. Súvisiaca podpora výberu guľôčkovej skrutky
Vo väčšine prípadov je výber správneho vedenia guľôčkovej skrutky, krútiaceho momentu motora, podpornej jednotky a spojky dôležitejší ako pridanie prevodovky. Dobre{1}}zladený systém guľôčkových skrutiek môže znížiť náklady, ušetriť miesto a zlepšiť dynamickú odozvu.
Súvisiace možnosti produktov DLY:
- Guľôčková skrutkapre CNC stroje, automatizačné systémy a lineárne moduly
- Guľôčková skrutka SFUpre štandardné aplikácie lineárneho pohybu
- Vysoko zaťažená guľôčková skrutkapre vyšší ťah a ťažšie osi stroja
- Podpora guľôčkovej skrutkyvrátane podporných jednotiek BK/BF, FK/FF a EK/EF
- Spojkapre pripojenie motora a guľôčkovej skrutky
Záver
Väčšina systémov s guľôčkovými skrutkami nepotrebuje prevodovku, pretože vedenie skrutky už premieňa rotáciu motora na riadenú lineárnu rýchlosť a použiteľný ťah. Pre mnoho automatizačných osí môže správne zvolený servomotor a guľôčková skrutka poskytnúť dostatočný krútiaci moment, rýchlosť a polohovací výkon bez ďalšieho zníženia.
O prevodovke by sa malo uvažovať iba vtedy, keď priamy pohon nemôže spĺňať požiadavky na krútiaci moment, vertikálnu bezpečnosť, prispôsobenie zotrvačnosti alebo špeciálne požiadavky na inštaláciu. V iných prípadoch môže pridanie prevodovky zvýšiť vôľu, náklady, veľkosť a zotrvačnosť a zároveň znížiť dynamickú odozvu.
Najlepším riešením je vypočítať požadovaný ťah, krútiaci moment motora, rýchlosť skrutky a bezpečnostnú rezervu pred rozhodnutím, či je potrebná prevodovka.
Potrebujete pomoc s výberom kombinácie guľôčkovej skrutky a motora?
Podeľte sa o svoje zaťaženie, rýchlosť, zdvih, vedenie guľôčkovej skrutky, smer montáže, požiadavky na presnosť a informácie o motore. DLY môže pomôcť posúdiť, či vaša os guľôčkovej skrutky potrebuje priamy pohon, podporu prevodovky alebo iný výber skrutiek.
Email: export@dlybearing.com
