Побудова успішної системи лінійного руху починається з вибору відповідного приводу. Серед різних розмірів, технологій та якостей існують сотні варіантів. Секрет полягає в тому, щоб вибрати привод, який забезпечить найкращі результати. На щастя, це не так складно, як здається. Вимоги застосування зменшать набір можливих рішень для приводів, а обмеження проекту визначатимуть найкраще рішення.

Процес починається з розгляду низки ключових факторів, перелічених тут.

Швидкість

Швидкість є важливим фактором, який слід враховувати під час вибору приводу. Хоча приводи гвинтового типу є ефективними та економічними компонентами, на дуже високих швидкостях вони страждають від явища, відомого як гвинтовий вібраційний рух, при якому гвинт вигинається під час обертання. Гвинтовий вібраційний рух викликає вібрацію та передчасний знос.

Поріг для обертання гвинта, який називається критичною швидкістю, залежить від розмірів та матеріалу гвинта. Критичну швидкість можна розрахувати аналітично за допомогою відомих рівнянь. Якщо швидкість занадто висока для використання гвинтового приводу, розгляньте лінійний двигун або привід із ремінною передачею.

Навантаження

Важливо, щоб привід мав відповідний розмір для навантаження. При визначенні розміру вантажопідйомності слід враховувати кілька факторів: радіальну вантажопідйомність напрямних підшипників, моментну вантажопідйомність опорної каретки та осьову вантажопідйомність опорних підшипників і кульового гвинта. Важливо вибрати привід, розроблений для роботи з навантаженнями, що виникають в умовах застосування.

Поширеною помилковою думкою є те, що має значення лише вантажопідйомність, а вантажопідйомність дозволяє розрахувати термін служби приводу під заданим навантаженням. Однак необхідно враховувати й інші фактори, такі як жорсткість приводу в різних напрямках навантаження. Команда розробників може виконати розрахунки залежності навантаження від прогину, щоб визначити, чи буде привід успішно працювати в даному застосуванні.

Ще одним фактором, який слід враховувати, є розташування вантажу. Маса, що лежить на каретці, що рухається вздовж осі приводу, створює зовсім інші сили, ніж поперечне навантаження, яке створює перекидний момент. Переконайтеся, що привід має правильний розмір та опору.

Вертикальне застосування вимагає особливої ​​обережності для збереження положення вантажу. Для певних конструктивних параметрів ходові гвинти є самоблокуючими. Це означає, що їх неможливо повернути назад, навіть у разі відмови двигуна. Щоб гарантувати самоблокування гвинта, його ефективність має бути нижче 50%, де ефективність залежить від кута ходового положення та коефіцієнта тертя між гайкою та гвинтом. Як альтернатива, можуть працювати рейкові приводи.

За останні роки ремені значно покращилися. Вони міцні та високоякісні, тому більше не потребують регулярного натягу, як раніше. Ремінні передачі є гарним вибором, якщо вимоги до швидкості та ходу виходять за межі того, що може забезпечити кулькова гвинтова або ходова гвинтова система. Особливу обережність слід дотримуватися, якщо ремінна передача використовується у вертикальному положенні. Рекомендується використовувати противагу або гальмо, щоб уповільнити, зупинити та підтримувати вантаж з міркувань безпеки.

Довжина ходу

Наступним фактором, який слід враховувати, є довжина ходу. Гвинтові приводи є ефективними та в деяких випадках можуть використовуватися для ходу до 5 футів і більше. Слід бути обережним, щоб гвинтові приводи з дуже великим ходом не перевищували критичну швидкість. Для великих довжин ходу кращим варіантом є ремінні передачі. Сучасні ремені виготовляються з високотехнологічних матеріалів, які потребують мінімального обслуговування. Їх можна використовувати на відстанях до 50 футів.

Ще одним варіантом для довгих ходів є лінійний двигун. По суті, це розгорнуті серводвигуни, лінійні двигуни складаються з сили, яка рухається вздовж фіксованої магнітної доріжки. Теоретично, доріжка може бути будь-якої довжини. З практичної точки зору, лінійні двигуни обмежені як вимогою забезпечення рівної, ретельно вирівняної магнітної доріжки, так і вартістю магнітів. Керування кабелями двигуна на дуже довгих ходах також може бути складним завданням.

Повторюваність

Кожне застосування має вимоги до повторюваності. Правильний вибір приводу забезпечує систему, яка не тільки задовольнятиме ці вимоги, але й допоможе проекту досягти цільових показників щодо бюджету та часу складання. Гвинтові приводи забезпечують повторюваність порядку ±0,0001 до ±0,003 дюйма. Для порівняння, для ремінного приводу це становить ±0,002 до ±0,010 дюйма.

Оптимальний вибір залежить від потреб застосування. Ремінні приводи працюють не так добре, як гвинтові, але для застосування з більш поблажливими допусками ремінні приводи можуть запропонувати значну економію. Для більш вимогливих застосувань лінійні двигуни-приводи пропонують повторюваність, яка може бути субмікронною.

Робочий цикл

Робочий цикл має великий вплив на термін служби обладнання. Важливо вибрати лінійний привід, який може відповідати вимогам застосування. Наприклад, ходові гвинти базуються на ковзному контакті — зазвичай це нержавіюча сталь або пластик (існує багато доступних варіантів залежно від застосування). Це призводить до значного зносу протягом терміну служби пристрою. Як наслідок, ходових гвинтів слід уникати, якщо у вас є комбіноване застосування з високим навантаженням та високим робочим циклом.

Натомість оберіть рециркуляційний кульково-гвинтовий привід. Ці пристрої мають тертя кочення, а не ковзання, тому вони служать довше, а термін служби більш передбачуваний.Однак кульки можуть пошкодитися, особливо при високих навантаженнях. Для застосувань, які не терплять поломок, спробуйте планетарний роликовий гвинт. Ці пристрої розподіляють вагу, щоб мінімізувати знос, що робить їх добре підходящими для військових та аерокосмічних застосувань, серед іншого. Для бюджетних застосувань також може підійти ремінний привід.

Навколишнє середовище

Робоче середовище застосування також впливає на вибір приводу. У середовищі чистого приміщення уникайте приводів з ходовим гвинтом. Контакт металу з пластиком генерує частинки, які погіршать клас чистоти приміщення.

І навпаки, надзвичайно брудне середовище може пошкодити приводи. У штокових приводах гвинт герметично закріплений у корпусі. Як результат, штокові приводи є досить безпечними в середовищах із забрудненням та рідиною. У безштокових приводах навантаження лежить на каретці, яка повинна з'єднуватися з гвинтом, що може піддавати привод забрудненню..

Як наслідок, безштокові приводи потребують спеціальних положень, незалежно від того, чи є базовою технологією гвинтовий привід, чи лінійний двигун. Шукайте компоненти зі ступенем захисту IP. Розгляньте можливість встановлення прорізом вниз, щоб зменшити проникнення. Майте на увазі, що мастило може захоплювати та утримувати частинки, що з часом пошкоджує поверхні.

Ще одним фактором, який слід враховувати щодо навколишнього середовища, є обсяг доступного простору. Найкращий у світі приводний механізм буде марним, якщо він не поміститься в наявний габарит. Визначте приводи на ранньому етапі проектування, щоб переконатися, що є достатньо місця. 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. Лінійні двигуни є найдорожчими, за ними йдуть гвинтові приводи (планетарні гвинтові, кулькові гвинтові та ходові гвинтові). Ремінні передачі є найекономічнішими.

Інженерія завжди передбачає компроміси. Наведений вище список є першим кроком у виборі приводу. Для будь-якого конкретного застосування 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. Намагайтеся працювати зі стандартними компонентами. Якщо жоден з них не задовольняє ваші потреби, поговоріть зі своїм постачальником про розробку індивідуального продукту, який виконає роботу.