Bộ truyền động không cần truyền động bằng trục vít và truyền động bằng dây đai: Cách chọn bộ truyền động để đảm bảo độ tin cậy, hiệu quả và tuổi thọ lâu dài

Bộ truyền động không cần truyền động bằng trục vít và truyền động bằng dây đai: Cách chọn bộ truyền động để đảm bảo độ tin cậy, hiệu quả và tuổi thọ lâu dài

Giới thiệu

Hầu hết các thiết bị truyền động không cần thanh cơ điện thường sử dụng một trong hai bộ truyền động chính để chuyển chuyển động quay của động cơ điện thành chuyển động thẳng của thiết bị mang tải của thiết bị truyền động: bộ truyền động trục vít hoặc bộ truyền động đai thời gian. Mặc dù cả truyền động trục vít và đai truyền động đều mang lại hiệu quả, độ tin cậy và tuổi thọ cao trong khi yêu cầu bảo dưỡng rất ít, nhưng mỗi loại đều có những hạn chế của nó. Bài báo này mô tả cách thức hoạt động của mỗi bộ truyền động, vật liệu nào được sử dụng và tại sao mỗi bộ lại phù hợp cho một ứng dụng cụ thể. Các đoàn tàu dẫn động là một phần không thể thiếu trong thiết kế bộ truyền động; hiểu các khía cạnh và thông số quan trọng của chúng là bước đầu tiên quan trọng để tạo ra các hệ thống điều khiển chuyển động hiệu quả và tiết kiệm.

CÁC YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN BỘ TRUYỀN ĐỘNG

Bộ truyền động trục vít điện và đai thời gian mang một chức năng kép trong chuyển động thẳng. Chúng được sử dụng để định vị tuyến tính và do đó cần cung cấp độ chính xác và độ lặp lại có thể chấp nhận được. Đồng thời, chúng truyền sức mạnh, đòi hỏi chúng phải có đủ sức mạnh. Cơ cấu trục vít tạo ra chuyển động thẳng bằng cách quay (phổ biến nhất) trục vít hoặc đai ốc trong một bộ phận lắp ráp. Tương tự, bộ truyền động đai thời gian truyền mô-men xoắn và chuyển động thẳng từ một puli dẫn động qua dây đai đến một puli dẫn động.

Ứng dụng điều khiển chuyển động xác định loại ổ đĩa để chọn. Cơ bản đối với bất kỳ lựa chọn hệ thống điều khiển chuyển động nào là chu kỳ nhiệm vụ, vòng đời và chi phí. Các lựa chọn thích hợp hơn để lái tàu là độ dài của hành trình, vận tốc tuyến tính và gia tốc, cũng như hướng di chuyển. Các đoàn tàu truyền động khác nhau về công suất, do đó lực đẩy của bộ truyền động, cũng như tải trọng và lực của bộ truyền động, cũng sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn bộ truyền động. Tải xung kích và tiếng ồn là những cân nhắc quan trọng đối với một số kiểu xử lý.

Các yếu tố bổ sung quyết định việc lựa chọn công nghệ truyền động bao gồm:

Độ chính xác của chuyển vị trí (khả năng của cơ cấu truyền động để đạt được vị trí được chỉ định hoặc sự khác biệt giữa vị trí thực tế và vị trí được chỉ huy)

Độ lặp lại (mức độ mà thiết bị truyền động có thể trở lại vị trí chuẩn trong nhiều lần thử. Độ lặp lại một chiều được đo bằng cách tiếp cận vị trí từ một hướng; độ lặp lại hai chiều được đo bằng cách tiếp cận nó từ các hướng đối lập)

Cho phép chạy lùi (khả năng bộ truyền động cơ điện mất vị trí của sóng mang dưới tải dọc trục khi mất điện)

BỘ TRUYỀN ĐỘNG VÍT CÔNG SUẤT: Lực đẩy dọc trục cao, độ dài và tốc độ hành trình vừa phải

Bộ truyền động trục vít điện được biết đến với khả năng đẩy cao cũng như độ chính xác và độ lặp lại. Quán tính hệ thống tương đối thấp và tuổi thọ dự đoán được (ổ trục vít me bi và trục vít) là những lợi ích bổ sung. Các thông số này làm cho bộ truyền động trục vít điện trở nên lý tưởng cho nhiều ứng dụng như máy công cụ, thiết bị lắp ráp và đóng gói, rô bốt, v.v.

Các hạn chế của bộ truyền động trục vít điện bao gồm chiều dài ngắn hơn bộ truyền động đai, tốc độ chạy bị giới hạn bởi các giá trị tốc độ tới hạn (tốc độ quay tiếp cận với tần số rung tự nhiên của hệ thống, dẫn đến cộng hưởng) và giảm chu kỳ làm việc so với bộ truyền động đai.

Ba loại vít chính được sử dụng trong cơ cấu truyền động tuyến tính: chì (hoặc Acme), vít me bi và ít phổ biến hơn là vít con lăn. Sự khác biệt là trong thiết kế của hình dạng ren cùng với thiết kế và hoạt động của một đai ốc ăn khớp.

1. Vít chì

Vít chì (hay còn gọi là vít Acme) được biết đến với giá thành khá rẻ và hoạt động êm ái, không gây tiếng ồn. Các ren hình thang của vít chì được làm bằng carbon, hợp kim hoặc thép không gỉ (thường được sản xuất bằng cách cán chiều dài lên đến 12 feet), và có nhiều đường kính và đường kính khác nhau. Đai ốc rắn được sử dụng với vít chì thường được làm bằng vật liệu composite (phổ biến nhất là nhựa acetal) hoặc bằng đồng.


Ren hình thang của vít Acme

Một đai ốc rắn trượt dọc theo ren của vít dẫn tạo ra đường tiếp xúc giữa bề mặt của hai bộ phận. Kết quả của sự mất mát ma sát của chuyển động này, hiệu suất truyền động nhỏ hơn 60 phần trăm. Hiệu suất truyền động là hàm của (a) hệ số ma sát giữa vít me và đai ốc bị dẫn; và (b) góc xoắn của vít dẫn.

Năng lượng bị mất do ma sát bị tiêu tán dưới dạng nhiệt, điều này làm hạn chế chu kỳ hoạt động của ứng dụng. Sự sinh nhiệt ngăn cản các thiết bị truyền động dẫn động bằng vít chì không được sử dụng ở tốc độ cao (ngoài các giới hạn tốc độ quan trọng) hoặc với tải trọng dọc trục cao.

Khả năng lặp lại hai chiều chủ yếu bị ảnh hưởng bởi lượng phản ứng dữ dội dọc trục hoặc hoạt động tự do của đai ốc dẫn trên trục vít. Độ lặp lại một chiều thường bị ảnh hưởng bởi sự mài mòn của thành phần. Các loại hạt chì cán điển hình sẽ tạo ra phản ứng dữ dội lên đến 0,010 ”(.254 mm). Trong nhiều trường hợp, đai ốc chống va đập, có lò xo, có thể tự điều chỉnh (có nhiều kiểu dáng) loại bỏ được vấn đề này.

Do hiệu suất thấp, hầu hết các vít chì (tất cả những vít có hiệu suất dưới 50 phần trăm) không thể được mài lại.

2. Vít bóng

Vít bi là vít trợ lực có tác dụng như rãnh xoắn dùng cho ổ bi bằng thép crom cao cấp. Bóng tuần hoàn bên trong đai ốc và thường được sản xuất bằng thép không gỉ cacbon, hợp kim hoặc thép không gỉ có độ cứng cao. Tùy thuộc vào yêu cầu về độ chính xác của chì, vít bi có thể được sản xuất bằng cách lăn theo chiều dài lên đến 12 feet hoặc mài chính xác với chiều dài ngắn hơn. Chúng cũng có sẵn với nhiều loại đường kính và dây dẫn. Vít bi có ren nối đất có giá cao hơn đáng kể so với vít cuộn, nhưng có thể được sản xuất với cấp độ chính xác chì cao mà một số ứng dụng yêu cầu.


Một đai ốc bi với hai mạch bi.

Cụm vít me bi mang lại hai ưu điểm chính so với vít me: Viên bi di chuyển dọc theo ren vít theo chuyển động lăn dựa trên điểm tiếp xúc giữa các bề mặt. Điều này làm giảm đáng kể ma sát và tăng hiệu quả cơ học (đối với hầu hết các ổ trục vít me bi thường không dưới 90%).

Vì đai ốc bi về cơ bản là ổ lăn, xếp hạng tải động của chúng có thể dễ dàng được tính toán theo tiêu chuẩn ISO. Điều này làm cho thời gian sử dụng dự kiến ​​có thể dự đoán được. 2

Cũng như đối với đai ốc chì, các phương pháp khác nhau kiểm soát phản ứng dữ dội và cải thiện khả năng lặp lại của các cụm đai ốc bi. Có sẵn các đai ốc bi có lò xo, cũng như đai ốc bi có thể tùy chỉnh phù hợp với các quả bóng có kích thước đã chọn để giảm thiểu phản ứng dữ dội hoặc loại bỏ hoàn toàn nó, tạo ra khoảng trống tiêu cực hoặc tải trước một cách hiệu quả.

Do hiệu quả cao, ổ trục vít bi được bôi trơn thích hợp cung cấp tốc độ cao hơn (bị giới hạn bởi các giá trị tốc độ tới hạn cũng như tốc độ cho phép của quá trình tuần hoàn bóng bên trong đai ốc) và chu kỳ làm việc cao hơn so với vít dẫn. Cụm đai ốc bi có khả năng tạo ra một lực đẩy cao. Lực đẩy khả dụng là một hàm của kích thước và tổng số viên bi trong cụm đai ốc bi. Bởi vì hiệu quả cao của chúng, hầu hết các loại hạt bóng có thể được mài mòn.

Mặc dù cung cấp chuyển động thẳng mượt mà, ổ trục vít bi thường ồn hơn ổ trục vít dẫn động.

3. Trục vít

Truyền động trục vít con lăn không được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng thiết bị truyền động không thanh truyền. Thông tin được cung cấp ở đây chủ yếu cho mục đích tham khảo. Các thiết bị truyền động không cần thanh truyền thường có một hệ thống ổ trục tích hợp, và kết quả là được thiết kế để “mang” tải thay vì “đẩy” chúng. Do thực tế này, các yêu cầu về lực đẩy thường thấp hơn nhiều. Trong hầu hết các ứng dụng không cần thanh truyền, ổ trục vít me bi có khả năng xử lý lực và độ chính xác khá cao và không yêu cầu công suất lực đẩy cao hơn hoặc chi phí truyền động trục vít con lăn cao hơn. Vít con lăn hành tinh sử dụng con lăn ren, thay vì bi, làm bộ phận truyền tải giữa đai ốc và trục vít. Cung cấp nhiều điểm chịu lực hơn vít me bi trong một khối lượng nhất định, vít con lăn có thể nhỏ gọn hơn với khả năng chịu tải nhất định. Chúng được làm bằng thép hợp kim và được sản xuất bằng cách mài – điều này làm cho chi phí của chúng cao hơn.

1. Vật liệu vành đai thời gian

Đai thời gian thường được làm bằng vật liệu polyme dẻo được đúc trên dây chịu lực gia cường. Các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất là đai cao su tổng hợp và polyurethane với dây thép hoặc sợi thủy tinh, aramid (Kevlar) hoặc sợi carbon, đôi khi có thêm răng nylon.

Dây căng bằng sợi thủy tinh thường cung cấp độ giãn dài rất thấp nhưng không thích hợp cho việc chịu va đập hoặc va đập. Chúng có độ bền kéo thấp hơn thép, aramid hoặc carbon. Sợi Aramid (Kevlar) cũng có độ giãn thấp, nhưng có độ bền kéo cao và khả năng chịu tải va đập tốt.

Ngoài độ bền cao và khả năng chống sốc tuyệt vời, dây thép cung cấp khả năng vận hành mô-men xoắn cao tốt hơn ở tốc độ thấp và độ chính xác định vị tốt hơn.

2. Timing Belt Tooth Geometry

Đai định thời thường có biên dạng răng cong. Các cấu hình đai thời gian cong như HTD® và PolyChain GT2® có chất lượng tuyệt vời, bao gồm độ bền cắt cao, độ chính xác định vị tốt, kết cấu nhẹ, độ giãn rất thấp, tuổi thọ cao hơn, hoạt động êm hơn và chi phí thấp hơn. Thiết kế răng sâu hơn của các thanh răng này giúp tăng khả năng chống trượt (răng sâu, răng nhảy).

Đai thời gian PolyChain GT2® có sẵn trong một số thiết bị truyền động như một thiết bị đặc biệt cho các cấu hình lực đẩy cao tùy chỉnh.

TÓM LƯỢC

Nhiều ứng dụng làm cho việc lựa chọn một ổ đĩa tuyến tính trở nên dễ dàng. Ví dụ, bộ truyền động đai thời gian là lý tưởng cho các ứng dụng hành trình dài đòi hỏi vận tốc và gia tốc tuyến tính cao. Chiều dài hành trình của bộ truyền động đai thời gian chỉ bị giới hạn bởi khả năng căng các sợi dài của đai thời gian một cách hiệu quả. Nếu chiều dài và tốc độ của hành trình ứng dụng là vừa phải, nhưng lực đẩy dọc trục cao và (hoặc) nếu yêu cầu độ chính xác vị trí cao, thì ổ trục vít điện là một sự phù hợp lý tưởng.

Khi lựa chọn không rõ ràng, hãy xem xét tất cả các thông số ứng dụng có sẵn để lựa chọn tốt.

Một số hướng dẫn chung về lựa chọn kiểu truyền động cơ cấu truyền động tuyến tính được đưa ra trong Hình 5 dưới đây. Các số hành trình, tốc độ, lực, độ chính xác và độ lặp lại sẽ khác nhau tùy theo các nhà sản xuất thiết bị truyền động không cần thanh truyền. Các con số dưới đây phản ánh thông số kỹ thuật của bộ truyền động không cần thanh truyền Tolomatic, nhưng so sánh chung giữa bộ truyền động trục vít và dây đai sẽ tương tự nhau.

BÀI VIẾT LIÊN QUAN:

Cách lựa chọn mã sản phẩm , vật liệu , đặc tính và thông số kỹ thuật cũng như yêu cầu của quý khách hàng.Mọi thắc mắc cần được giải đáp cũng như tư vấn và nhận báo giá xin liên hệ với thông tin bên dưới :

CÔNG TY TNHH TÂN HẢI : 453B Đường Chiến Lược, Khu Phố 6, Phường Tân Tạo, Quận Bình Tân, Thành phố Hồ Chí Minh

Email : tanhai.automation@gmail.com Phone and zalo: Mr Trung : 0397536266

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *