Szüksége van sebességváltóra a golyóscsavarokhoz? Mérnöki alapelvek és kiválasztási útmutató

Számos automatizálási rendszerben a szervomotor képes közvetlenül meghajtani egy golyóscsavart, sebességváltó használata nélkül. Ennek az az oka, hogy a golyóscsavar vezetéke már a motor nagy sebességű-forgását kisebb-sebességű, nagy{3}}tolóerőű lineáris mozgássá alakítja.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy a sebességváltót soha nem használják golyóscsavarral. Nagy-terhelésű tengelyeknél, függőleges emelőrendszereknél, biztonsági-kritikus mechanizmusoknál vagy nagy tehetetlenségi eltéréssel rendelkező alkalmazásoknál továbbra is szóba jöhet a sebességváltó, a fék vagy más tartószerkezet. A helyes választás a motor nyomatékától, a golyóscsavar vezetékétől, a szükséges fordulatszámtól, terheléstől, szerelési iránytól és biztonsági követelményektől függ.

1. Miért nem kell a legtöbb golyóscsavarhoz sebességváltó?

A golyóscsavar nem csak a sebességváltó alkatrésze. Ez már egy rotációs---lineáris konverziós mechanizmus. A csavar vezetéke határozza meg, hogy mekkora lineáris mozgás érhető el a csavar egy teljes elforgatásával.

Például, ha egy golyóscsavar 10 mm-es kivezetéssel rendelkezik, az anya 10 mm-t mozdul el, amikor a csavar egy fordulatot elfordul. Ha a motor 3000 ford./perc sebességgel jár, az elméleti lineáris fordulatszám:

Ez azt jelenti, hogy a golyóscsavar már a motor gyors forgását szabályozott lineáris mozgássá alakítja. A kisebb vezeték kisebb sebességet és nagyobb tolóerőt eredményez. A nagyobb vezeték nagyobb sebességet produkál, de nagyobb motornyomatékot igényel ugyanazon tolóerőhöz.

Számos vízszintes pozicionáló tengelyhez, csomagológéphez, CNC segédtengelyhez, lineáris modulhoz és automatizálási rendszerhez elegendő a megfelelő golyóscsavaros vezeték és szervomotor kiválasztása. A sebességváltó hozzáadása gyakran növeli a költségeket és a bonyolultságot anélkül, hogy az eredmény javulna.

2. Golyós csavar vezeték, sebesség és tolóerő

Sok mérnök először az ólomra mint sebességparaméterre gondol. Valójában az ólom befolyásolja a tolóerőt és a motor nyomatékát is. A kisebb vezeték erősebb mechanikai redukcióként működik, míg a nagyobb vezeték jobb a sebesség szempontjából.

Egy hasznos nyomatékszámítási képlet a következő:

3. Miért van szükség a szíj- és fogaskerekes hajtásokhoz általában sebességváltóra?

A szíj-, lánc- és fogaskerekes hajtások természetesen nem biztosítanak ugyanolyan típusú forgó{0}}--lineáris redukciót, mint a gömbcsavarok. Ha egy motor közvetlenül hajt meg egy szíjrendszert, előfordulhat, hogy a lineáris fordulatszám túl magas, és a rendelkezésre álló nyomaték nem elegendő a terheléshez.

Szíj- vagy fogaskerék-átviteli rendszerekben a sebességváltót általában a következőkre használják:

4. Problémák, amelyeket a sebességváltó golyóscsavarhoz való csatlakoztatása okoz

Műszakilag lehetséges egy hajtómű beépítése a motor és a golyóscsavar közé. Ha azonban a motor nyomatéka és fordulatszáma már megfelelő, a sebességváltó több problémát okozhat, mint előnyt.

5. Mikor van szükség sebességváltóra a golyóscsavarhoz?

Bár a legtöbb golyóscsavaros tengelyhez nincs szükség sebességváltóra, van néhány speciális eset, amikor ez hasznos lehet.

6. Függőleges tengely biztonsága: A sebességváltó nem az egyetlen megoldás

A függőleges tengelyek esetében nem csak a nyomaték a fő probléma. A biztonság az áramkimaradás során is fontos. A sebességváltó segíthet növelni a tartási nyomatékot, de nem szabad az egyetlen biztonsági eszközként kezelni.

A gép kialakításától függően a mérnökök a következőket is figyelembe vehetik:

7. Valódi motorválasztási példa: Nincs szükség sebességváltóra

Tekintsünk egy tipikus vízszintes pozicionálási tengelyt:

1. lépés: A szükséges tolóerő becslése. Ehhez a vízszintes alkalmazáshoz a gyorsulás és a gyakorlati tartalék figyelembevétele után a szükséges tolóerő körülbelül 250 N.

2. lépés: Számítsa ki a szükséges nyomatékot a csavartengelyen:

3. lépés: Ellenőrizze a sebességkövetelményt. Egy 10 mm-es ólomgolyós csavarnak körülbelül 1800 ford./perc szükséges a 300 mm/s sebesség eléréséhez:

8. Sebességváltó vagy közvetlen hajtás? Gyors döntési táblázat

9. Milyen információkat kell megadniuk a vásárlóknak?

Annak eldöntéséhez, hogy egy gömbcsavar tengelyéhez szükség van-e sebességváltóra, először meg kell erősíteni a következő információkat:

10. Kapcsolódó golyóscsavar-kiválasztási támogatás

A legtöbb esetben a megfelelő golyóscsavar vezeték, a motor nyomatéka, a tartóegység és a tengelykapcsoló kiválasztása fontosabb, mint a sebességváltó felszerelése. A jól összeillő-golyóscsavar-rendszer csökkentheti a költségeket, helyet takaríthat meg, és javíthatja a dinamikus reakciót.

Következtetés

A legtöbb golyóscsavaros rendszerhez nincs szükség sebességváltóra, mert a csavarvezeték már a motor forgását szabályozott lineáris sebességgé és használható tolóerővé alakítja. Számos automatizálási tengely esetében a megfelelően kiválasztott szervomotor és golyóscsavar elegendő nyomatékot, sebességet és pozicionálási teljesítményt biztosít extra csökkentés nélkül.

A sebességváltót csak akkor szabad fontolóra venni, ha a közvetlen hajtás nem felel meg a nyomatéknak, a függőleges biztonságnak, a tehetetlenségi nyomatéknak való megfelelésnek vagy a különleges beépítési követelményeknek. Más esetekben a sebességváltó hozzáadása növelheti a holtjátékot, a költségeket, a méretet és a tehetetlenséget, miközben csökkenti a dinamikus reakciót.

A legjobb megoldás az, ha kiszámítja a szükséges tolóerőt, a motor nyomatékát, a csavar fordulatszámát és a biztonsági tartalékot, mielőtt eldönti, hogy szükség van-e sebességváltóra.