Í mörgum sjálfvirknikerfum getur servómótor knúið kúluskrúfu beint án þess að nota gírkassa. Þetta er vegna þess að kúluskrúfleiðan breytir nú þegar háhraða mótorsnúningi í lægri-hraða, há-línulegri hreyfingu.
Hins vegar þýðir þetta ekki að gírkassi sé aldrei notaður með kúluskrúfu. Í háum-ásásum, lóðréttum lyftikerfum, öryggis-mikilvægum aðferðum eða notkun með miklu tregðuósamræmi, gæti enn komið til greina gírkassa, bremsa eða önnur burðarvirki. Rétt val fer eftir snúningsvægi mótors, kúluskrúfuleiðara, nauðsynlegum hraða, álagi, uppsetningarstefnu og öryggiskröfum.
Fljótt svar:
Flest kúluskrúfukerfi þurfa ekki gírkassa. Gírkassi kemur aðeins til greina þegar bein mótordrif getur ekki uppfyllt kröfur um tog, öryggi, hraða eða tregðu-.
1. Af hverju flestar kúluskrúfur þurfa ekki gírkassa
Kúluskrúfa er ekki bara flutningshluti. Það er nú þegar snúnings-í-línuleg umbreytingarkerfi. Skrúfuleiðslan skilgreinir hversu mikið línulegt ferðalag er framleitt með einum fullum snúningi skrúfunnar.
Til dæmis, ef kúluskrúfa er með 10 mm leið, færist hnetan 10 mm þegar skrúfan snýst einn snúning. Ef mótorinn keyrir á 3000 snúningum á mínútu er fræðilegur línulegur hraði:
Línuleg hraðaformúla:
Línulegur hraði=skrúfuleiðsla × mótorshraði
10 mm/snúningur × 3000 rpm=30000 mm/mín=30 m/mín.
Þetta þýðir að kúluskrúfan breytir nú þegar hröðum snúningi mótorsins í stýrða línulega ferð. Minni blý framleiðir minni hraða og hærra þrýsting. Stærri blý framleiðir meiri hraða en krefst meira togs á mótor fyrir sama þrýsting.
Fyrir marga lárétta staðsetningarása, pökkunarvélar, CNC hjálparása, línulegar einingar og sjálfvirknikerfi er nóg að velja rétta kúluskrúfuleiðara og servómótor. Að bæta við gírkassa eykur oft kostnað og flókið án þess að bæta útkomuna.
2. Kúluskrúfa leið, hraði og þrýsti
Margir verkfræðingar hugsa fyrst um blý sem hraðabreytu. Reyndar hefur blý einnig áhrif á þrýsting og tog á mótor. Minni blý virkar eins og sterkari vélrænni minnkun, en stærri forskot er betra fyrir hraðann.
| Boltaskrúfuleiðsla | Línulegur hraði | Þrýstihæfileiki | Dæmigert notkun |
|---|---|---|---|
| Lítið blý | Lægri línulegur hraði | Hærra átak fyrir sama mótortog | Lyftiásar, mikið álag, fínfóðrun, nákvæmnisstilling |
| Meðal blý | Hraði í jafnvægi | Jafnvægi þrýstingur | Almenn sjálfvirkni, CNC ásar, pökkunarvélar |
| Stórt blý | Hærri línulegur hraði | Krefst meira togs á mótor fyrir sama þrýsting | Hratt flutningsásar, löng-slaghreyfing, staðsetning á miklum-hraða |
Gagnleg útreikningsformúla fyrir tog er:
Nauðsynleg togformúla:
T=F × blý / (2π × η)
T=áskilið skrúfuátak, F=áskilið þrýstistyrkur, blý=skrúfuleiðsla, η=flutningsskilvirkni.
3. Hvers vegna belti og gírdrif þurfa venjulega gírkassa
Reima-, keðju- og gírdrif veita náttúrulega ekki sömu tegund snúnings-til-línulegrar minnkunar og kúluskrúfa. Ef mótor knýr beltakerfi beint getur línulegi hraðinn verið of hár og tiltækt tog gæti ekki verið nóg fyrir álagið.
Í belta- eða gírskiptikerfum er gírkassi almennt notaður til að:
- Minnka mótor hraða í nothæfan úttakshraða
- Auka úttaksvægi
- Bættu tregðusamsvörun milli mótor og álags
- Bættu stöðugleika við lítinn-hraðastýringu
- Verndaðu mótorinn gegn ofhleðslu í ákveðnum forritum
4. Vandamál sem stafa af því að bæta gírkassa við kúluskrúfu
Það er tæknilega mögulegt að bæta við gírkassa á milli mótor og kúluskrúfu. Hins vegar, ef tog og hraði mótorsins eru þegar hentugur, gæti gírkassinn skapað fleiri vandamál en ávinning.
| Hugsanlegt vandamál | Áhrif á kúluskrúfukerfi |
|---|---|
| Bakslag | Getur dregið úr staðsetningarnákvæmni og endurtekningarhæfni |
| Snúningsteygjanleiki | Getur dregið úr kraftmikilli svörun og haft áhrif á stjórnstöðugleika |
| Auka tregðu | Getur hægt á hröðun og dregið úr servósvörun |
| Fleiri íhlutir | Eykur samsetningarvillu og viðhaldspunkta |
| Stærra mannvirki | Krefst meira uppsetningarrýmis og flóknari stuðningshönnunar |
| Hærri kostnaður | Getur ekki veitt nægan hagnýtan ávinning fyrir venjulegan kúluskrúfuás |
5. Hvenær þarf gírkassa fyrir kúluskrúfu?
Þó að flestar kúluskrúfuásar þurfi ekki gírkassa, þá eru nokkur sérstök tilvik þar sem það getur verið gagnlegt.
| Ástand | Þarftu gírkassa? | Ástæða |
|---|---|---|
| Láréttur miðlungs-hleðsluás | Venjulega nei | Hentugur servómótor og kúluskrúfuleiðsla dugar oft |
| Mikið álag með mjög litlu blýi | Kannski | Nauðsynlegt tog á mótornum getur farið yfir getu til-beins drifs |
| Lóðréttur Z ás | Kannski | Meta þarf öryggi við afl þegar rafmagnsleysi er |
| Mikið tregðumisræmi | Kannski | Minnkari getur hjálpað til við að bæta tregðusamsvörun í sumum kerfum |
| Takmörkuð mótorsstærð | Kannski | Gírkassi getur aukið tiltækt úttaksvægi þegar pláss takmarkar val á mótor |
| Háhraða-staðsetningarás | Venjulega nei | Gírkassar geta dregið úr kraftmikilli svörun og aukið tregðu |
6. Öryggi á lóðréttu ási: Gírkassi er ekki eina lausnin
Fyrir lóðrétta ása er aðalatriðið ekki aðeins tog. Öryggi við rafmagnsleysi er einnig mikilvægt. Gírkassi getur hjálpað til við að auka haldtogið, en það ætti ekki að líta á hann sem eina öryggisbúnaðinn.
Það fer eftir hönnun vélarinnar, verkfræðingar geta einnig íhugað:
- Servó mótor bremsa
- Vélræn bremsa
- Uppbygging mótvægis
- Öryggishneta eða vélrænt stopp
- Slökktu- á hönnun
- Rétt val á kúluskrúfu og snúningsvægi á mótor
7. Raunverulegt mótorval Dæmi: Enginn gírkassi þarf
Íhugaðu dæmigerðan láréttan staðsetningarás:
| Hlaða | 30 kg |
| Línulegur hraði | 300 mm/s |
| Hröðun | 0.5 g |
| Heilablóðfall | 800 mm |
| Staðsetningarnákvæmni | ±0,02 mm |
| Kúluskrúfa | Ø20 mm, blý 10 mm |
| Sendingarskilvirkni | 0.9 |
Skref 1: Áætla þarf þrýsting. Fyrir þessa láréttu notkun, eftir að hafa íhugað hröðun og hagnýt framlegð, er nauðsynlegur þrýstingur um 250 N.
Skref 2: Reiknaðu nauðsynlegt tog á skrúfuásnum:
T=250 × 0,01 / (2π × 0,9) ≈ 0,44 Nm
400 W servómótor með nafntogi yfir 1 Nm hefur nægjanlegt togbil fyrir þessa notkun.
Skref 3: Athugaðu hraðakröfuna. 10 mm blýkúluskrúfa þarf um 1800 snúninga á mínútu til að ná 300 mm/s:
300 mm/s ÷ 10 mm/sn.=30 snúningur/s=1800 snúninga á mínútu
Þetta er innan vinnuhraðasviðs margra servókerfa. Í þessu dæmi er bein akstur hagnýtur og ekki þarf gírkassa.
8. Gírkassi eða Direct Drive? Tafla með skjótum ákvörðunum
| Spurning | Ef Já | Valstefna |
|---|---|---|
| Er togið á mótornum nóg? | Já | Bein akstur er venjulega valinn |
| Passar skrúfleiðan við nauðsynlegan hraða? | Já | Venjulega þarf ekki gírkassa |
| Er ásinn lóðréttur eða öryggi-mikilvægt? | Já | Athugaðu bremsu, haldbúnað eða gírkassa ef þörf krefur |
| Er álagið mjög hátt og blýið mjög lítið? | Já | Reiknaðu togmörk áður en þú tekur ákvörðun |
| Mun gírkassi draga úr staðsetningarframmistöðu? | Já | Forðastu gírkassa ef bein akstur er mögulegur |
9. Hvaða upplýsingar ættu kaupendur að veita?
Til að ákveða hvort kúluskrúfaás þurfi gírkassa skal fyrst staðfesta eftirfarandi upplýsingar:
- Hleðsluþyngd
- Lárétt eða lóðrétt festingarátt
- Nauðsynlegur línulegur hraði
- Krafa um hröðun
- Slaglengd
- Þvermál kúluskrúfa og blý
- Nauðsynleg staðsetningarnákvæmni
- Servó mótor afl og nafntog
- Vinnutími og vinnutími
- Öryggiskrafa fyrir aflmissi eða lóðrétta hald
10. Tengd stuðningur við val á boltaskrúfu
Í flestum tilfellum er mikilvægara að velja rétta kúluskrúfuleiðara, mótortog, stuðningseiningu og tengingu en að bæta við gírkassa. Vel-samhæft kúluskrúfakerfi getur dregið úr kostnaði, sparað pláss og bætt kraftmikla svörun.
Tengdir DLY vöruvalkostir:
- Boltaskrúfafyrir CNC vélar, sjálfvirknikerfi og línulegar einingar
- SFU kúluskrúfafyrir staðlaða línulega hreyfingu
- Háhlaða kúluskrúfafyrir hærra afkastagetu og þyngri vélaöxa
- Stuðningur fyrir kúluskrúfuþar á meðal BK/BF, FK/FF og EK/EF stuðningseiningar
- Tengingfyrir mótor og kúluskrúfutengingu
Niðurstaða
Flest kúluskrúfakerfi þurfa ekki gírkassa vegna þess að skrúfuleiðarinn breytir nú þegar snúningi mótorsins í stýrðan línulegan hraða og nothæfan þrýsting. Fyrir marga sjálfvirkniása getur rétt valinn servómótor og kúluskrúfa veitt nægilegt tog, hraða og staðsetningarafköst án aukinnar minnkunar.
Gírkassa ætti aðeins að íhuga þegar bein drif getur ekki uppfyllt tog, lóðrétt öryggi, tregðusamsvörun eða sérstakar uppsetningarkröfur. Í öðrum tilvikum getur það að bæta við gírkassa aukið bakslag, kostnað, stærð og tregðu á sama tíma og það dregur úr kraftmikilli svörun.
Besta lausnin er að reikna út nauðsynlegan þrýsting, snúningsvægi mótors, skrúfuhraða og öryggisbil áður en ákveðið er hvort gírkassi sé nauðsynlegur.
Þarftu hjálp við að velja kúluskrúfu og mótorsamsetningu?
Vinsamlegast deildu hleðslu þinni, hraða, höggi, kúluskrúfuleiðara, uppsetningarstefnu, nákvæmnikröfum og upplýsingum um mótor. DLY getur hjálpað til við að endurskoða hvort kúluskrúfuásinn þinn þurfi beinan drif, gírkassastuðning eða annað skrúfuval.
Netfang: export@dlybearing.com
