Vít bi có cần hộp số không? Nguyên tắc kỹ thuật và hướng dẫn lựa chọn

Trong nhiều hệ thống tự động hóa, động cơ servo có thể dẫn động vít bi trực tiếp mà không cần sử dụng hộp số. Điều này là do dây dẫn vít me bi đã chuyển đổi chuyển động quay của động cơ-tốc độ cao thành chuyển động tuyến tính-có tốc độ thấp hơn, lực đẩy-cao.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là hộp số không bao giờ được sử dụng với vít bi. Trong các trục-tải trọng cao, hệ thống nâng thẳng đứng, các cơ chế quan trọng-an toàn hoặc các ứng dụng có quán tính lớn không khớp, hộp số, phanh hoặc cấu trúc giữ khác vẫn có thể được xem xét. Sự lựa chọn chính xác phụ thuộc vào mô-men xoắn của động cơ, đầu vít me bi, tốc độ yêu cầu, tải trọng, hướng lắp đặt và các yêu cầu về an toàn.

1. Tại sao hầu hết vít bi không cần hộp số

Vít bi không chỉ là một bộ phận truyền động. Nó đã là một cơ chế chuyển đổi tuyến tính-sang{2}}tuyến tính. Đầu vít xác định mức độ di chuyển tuyến tính được tạo ra bởi một vòng quay hoàn toàn của vít.

Ví dụ: nếu vít bi có đầu dẫn 10 mm thì đai ốc sẽ di chuyển 10 mm khi vít quay một vòng. Nếu động cơ chạy ở tốc độ 3000 vòng/phút thì tốc độ tuyến tính theo lý thuyết là:

Điều này có nghĩa là vít bi đã chuyển chuyển động quay nhanh của động cơ thành hành trình tuyến tính có kiểm soát. Dây dẫn nhỏ hơn tạo ra tốc độ thấp hơn và lực đẩy cao hơn. Dây dẫn lớn hơn tạo ra tốc độ cao hơn nhưng đòi hỏi nhiều mô-men xoắn động cơ hơn cho cùng một lực đẩy.

Đối với nhiều trục định vị ngang, máy đóng gói, trục phụ CNC, mô-đun tuyến tính và hệ thống tự động hóa, việc chọn đầu vít bi và động cơ servo chính xác là đủ. Việc thêm hộp số thường làm tăng chi phí và độ phức tạp mà không cải thiện được kết quả.

2. Vít bi, tốc độ và lực đẩy

Nhiều kỹ sư lần đầu tiên nghĩ đến chì như một thông số tốc độ. Trên thực tế, chì còn ảnh hưởng đến lực đẩy và mô men xoắn của động cơ. Dây dẫn nhỏ hơn hoạt động giống như sự giảm cơ học mạnh hơn, trong khi dây dẫn lớn hơn sẽ tốt hơn cho tốc độ.

Một công thức tính toán mô-men xoắn hữu ích là:

3. Tại sao bộ truyền động đai và bánh răng thường cần hộp số

Bộ truyền động dây đai, xích và bánh răng không tự nhiên cung cấp cùng loại khả năng giảm từ quay{0}}đến-tuyến tính như vít bi. Nếu động cơ dẫn động trực tiếp hệ thống đai, tốc độ tuyến tính có thể quá cao và mô-men xoắn sẵn có có thể không đủ cho tải.

Trong hệ thống truyền động đai hoặc bánh răng, hộp số thường được sử dụng để:

4. Sự cố gây ra khi thêm hộp số vào vít bi

Về mặt kỹ thuật có thể thêm hộp số giữa động cơ và vít bi. Tuy nhiên, nếu mô-men xoắn và tốc độ của động cơ đã phù hợp thì hộp số có thể gây ra nhiều vấn đề hơn là lợi ích.

5. Khi nào cần hộp số cho vít bi?

Mặc dù hầu hết các trục vít bi không cần hộp số, nhưng có một số trường hợp đặc biệt nó có thể hữu ích.

6. An toàn trục dọc: Hộp số không phải là giải pháp duy nhất

Đối với trục thẳng đứng, vấn đề chính không chỉ là mô-men xoắn. An toàn khi mất điện cũng rất quan trọng. Hộp số có thể giúp tăng mômen giữ, nhưng không nên coi nó như thiết bị an toàn duy nhất.

Tùy thuộc vào thiết kế máy, các kỹ sư cũng có thể xem xét:

7. Ví dụ lựa chọn động cơ thực: Không cần hộp số

Hãy xem xét một trục định vị ngang điển hình:

Bước 1: Ước tính lực đẩy cần thiết. Đối với ứng dụng nằm ngang này, sau khi xem xét gia tốc và giới hạn thực tế, lực đẩy cần thiết là khoảng 250 N.

Bước 2: Tính mô men xoắn cần thiết tại trục vít:

Bước 3: Kiểm tra yêu cầu tốc độ. Vít bi chì 10 mm cần khoảng 1800 vòng/phút để đạt tốc độ 300 mm/s:

8. Hộp số hay dẫn động trực tiếp? Bảng quyết định nhanh

9. Người mua nên cung cấp thông tin gì?

Để quyết định xem trục vít bi có cần hộp số hay không, trước tiên cần xác nhận thông tin sau:

10. Hỗ trợ lựa chọn vít bi liên quan

Trong hầu hết các trường hợp, việc chọn đúng đầu vít bi, mômen động cơ, bộ phận hỗ trợ và khớp nối quan trọng hơn việc lắp thêm hộp số. Một-hệ thống vít bi phù hợp có thể giảm chi phí, tiết kiệm không gian và cải thiện phản hồi động.

Phần kết luận

Hầu hết các hệ thống vít bi không cần hộp số vì đầu vít đã chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành tốc độ tuyến tính được kiểm soát và lực đẩy có thể sử dụng được. Đối với nhiều trục tự động hóa, mô tơ servo và vít bi được lựa chọn chính xác có thể cung cấp đủ mô-men xoắn, tốc độ và hiệu suất định vị mà không cần giảm thêm.

Chỉ nên xem xét hộp số khi truyền động trực tiếp không thể đáp ứng mô-men xoắn, độ an toàn thẳng đứng, quán tính phù hợp hoặc các yêu cầu lắp đặt đặc biệt. Trong các trường hợp khác, việc thêm hộp số có thể làm tăng phản ứng ngược, chi phí, kích thước và quán tính đồng thời giảm phản ứng động.

Giải pháp tốt nhất là tính toán lực đẩy, mô-men xoắn động cơ, tốc độ trục vít và giới hạn an toàn cần thiết trước khi quyết định xem có cần hộp số hay không.