Руководство по шарико-винтовой муфте: типы, выбор и способы подключения шарико-винтовой передачи к двигателю

Шарико-винтовая передача работает так же точно, как и соединение, которое ее приводит в движение. Между валом двигателя и валом ШВП находится небольшой, но важный компонент:шарико-винтовая муфта. Если вы сделаете это неправильно, вы получите люфт, шум, вибрацию или повреждение подшипника двигателя -, даже если сам шариковый винт идеально точен.

В этом руководстве объясняется, что делает шарико-винтовая муфта, основныетипы шарико-винтовой муфтыиспользуется в станках с ЧПУ и средствах автоматизации, как правильно выбратьмуфта двигателя с шариковым винтомдля вашего применения, а также практические шаги по соединению ШВП с двигателем без проблем с центровкой.

Что делает шарико-винтовая муфта?

Шарико-винтовая муфта представляет собой механическое соединение между валом сервопривода или шагового двигателя и валом шарико-винтовой передачи. Его работа заключается в том, чтобы:

• Передача вращательного моментаот двигателя к шарико-винтовой передаче, которая преобразует это вращение в линейное движение.
• Поглощает небольшое смещение- осевое, радиальное и угловое - между валом двигателя и валом винта, чтобы винт не заедал и не изнашивался неравномерно.
• Гашение вибрации и ударов, защищающий подшипники двигателя, энкодер и редуктор от нагрузок, передаваемых обратно через винт.
• В некоторых конструкциях обеспечьте определенную степенькрутильная гибкостькоторый сглаживает старт-остановку при автоматизации с большим-циклом

Короче говоря, именно шаровинтовое соединение муфты определяет, действительно ли крутящий момент поступает туда, где он должен, - чисто, с минимальным люфтом и без нагрузки на какой-либо компонент.

Почему нельзя просто использовать жесткую муфту

Теоретически, если бы вал двигателя и вал ШВП были идеально выровнены, жесткой муфты было бы достаточно. На практике такого почти никогда не происходит:

• Монтажные кронштейны двигателя имеют набор допусков-up.
• Валы ШВП имеют собственный допуск прямолинейности.
• Тепловое расширение меняет центровку во время работы.
• Вибрация рамы машины добавляет динамичности движению.

Жесткая муфта воздействует на все эти несоответствия непосредственно на вал двигателя и подшипники -, что приводит к преждевременному износу подшипников, ошибкам энкодера, ненормальному шуму и, в некоторых случаях, усталости вала двигателя. Именно поэтому гибкая шарико-винтовая муфта, а не жесткая, является стандартным выбором для систем шарико-винтовой передачи.

Типы шарико-винтовых муфт

Не существует одной «лучшей» муфты вала с шарико-винтовой парой -. Правильный выбор зависит от крутящего момента, требований к точности и степени перекоса, которую вам необходимо компенсировать. Вот четыре типа, которые чаще всего используются для соединения ШВП с двигателями.

1. Муфта с изогнутыми губками (паук) - Тип установочного винта и тип зажима

В муфте с изогнутыми кулачками используются две ступицы с изогнутыми кулачками, разделенные эластомерной вставкой-пауком, которая передает крутящий момент, слегка прогибаясь под нагрузкой.

• Плюсы:Хорошая амортизация, электрическая изоляция между двигателем и винтом, а эластомерная вставка может быть заменена без снятия двигателя или винта.
• Минусы:Чуть больший люфт и меньшая жесткость на кручение, чем у металлической сильфонной муфты.
• Лучше всего для:Общая автоматизация и приложения средней-прецизионной точности, где гашение вибраций имеет такое же значение, как и точность.
• Варианты монтажа:Доступен в виде установочного винта (более быстрая установка, более низкая стоимость) или типа зажима (более прочный захват, лучше подходит для более высокого крутящего момента или частого реверса).

2. Металлическая сильфонная муфта (гибкая муфта вала зажимного типа)

В этом типе вместо гибкой вставки используется прецизионная-металлическая сильфонная трубка между двумя ступицами с зажимом-.

• Плюсы:Практически-нулевой люфт, высокая жесткость на кручение, отличная повторяемость - обычно это предпочтительный вариант муфты с шарико-винтовым двигателем для ЧПУ и других высокоточных-систем точного позиционирования.
• Минусы:Меньший допуск на перекос, чем у кулачковых муфт, и, как правило, более высокая стоимость.
• Лучше всего для:Станки с ЧПУ, полупроводниковое и контрольное оборудование, а также любые приложения, где люфт напрямую влияет на точность позиционирования.

3. Пружинная муфта (цельная-металлическая пружина, тип установочного винта)

Пружинная муфта изготовлена ​​из цельного куска металла, поэтому нет отдельного эластомерного или сильфонного элемента, который со временем изнашивается.

• Плюсы:Компактный, легкий, хорошо справляется с умеренным смещением и не имеет вставного материала, который разрушается с возрастом или температурой.
• Минусы:Меньшая крутящая способность по сравнению с кулачковыми или сильфонными муфтами того же размера.
• Лучше всего для:Шарико-винтовые передачи малого-диаметра, 3D-принтеры, лабораторные инструменты и автоматизация для легких-нагрузок в условиях ограниченного пространства.

4. Гибкая муфта вала со шпоночным пазом

Эта конструкция добавляет соединение шпоночного паза/шпонки к интерфейсу вала вместо того, чтобы полагаться исключительно на трение от установочного винта.

• Плюсы:Сопротивляется проскальзыванию намного лучше, чем простой зажим установочного винта при высоком крутящем моменте или частом изменении направления -, что является значительным преимуществом для любой муфты вала с шарико-винтовой парой, подвергающейся повторяющимся циклам пуска-остановки.
• Лучше всего для:Соединения серводвигателя с более высоким-крутящим моментом, сверхмощные-шариковые винты и приложения с частыми реверсивными нагрузками, где один только установочный винт может со временем ослабнуть.

Как правильно выбрать муфту для ШВП двигателя

Как только вы поймете типы, выбор сводится к подбору муфты к реальным условиям привода:

• Размер отверстия с обеих сторон- диаметр вала двигателя и диаметр вала шарико-винтовой передачи часто различаются, поэтому убедитесь, что муфта поддерживает оба отверстия (иногда это ступенчатая конструкция или конструкция с двумя-отверстиями)
• Номинальный и пиковый крутящий момент- серводвигатели могут создавать пиковый крутящий момент, значительно превышающий их продолжительный номинал; подберите муфту с запасом, а не только для установившегося-крутящего момента
• Максимальная частота вращения- проверьте номинальную скорость муфты в сравнении с фактической рабочей скоростью шариковинтовой передачи, особенно для высокоскоростных-ШВП.
• Допуск на перекос- оцените реалистичное осевое, радиальное и угловое смещение, исходя из монтажных допусков, и выберите муфту, способную компенсировать его.
• Требование к крутильной жесткости/зазору- если точность позиционирования имеет решающее значение, отдайте предпочтение металлической сильфонной муфте, а не кулачковой муфте.
• Операционная среда- Температура, пыль и воздействие охлаждающей жидкости могут повлиять на эластомерные вставки больше, чем на все-металлические конструкции.
• Метод зажима- Установочный винт, зажим или шпоночный паз влияют как на простоту установки, так и на надежность передачи крутящего момента под нагрузкой.

Соединение шарикового винта с валом двигателя: советы по установке

Даже правильная муфта будет работать хуже, если она установлена ​​неправильно. При соединении шариковинтовой пары с валом двигателя соблюдайте следующую последовательность:

1. Очистите оба вала.и проверьте глубину вставки, указанную для муфты - не угадайте
2. Используйте циферблатный индикатордля проверки осевого и радиального смещения перед полной затяжкой с любой стороны
3. Затяните установочные винты или зажимные болты с указанным моментом затяжки., соблюдая правильную последовательность затяжки -, чрезмерная-затяжка может повредить вставку крестовины или деформировать металлический сильфон.
4. Повторно проверьте соосность после затяжки., так как зажим может слегка сместить положение вала
5. Запустите тест ротации-без нагрузки.перед применением полной нагрузки прислушайтесь к шуму или неравномерному сопротивлению

Распространенные проблемы с шарико-винтовыми муфтами и как их избежать

• Люфт, появляющийся со временем:обычно изношена эластомерная вставка в кулачковой муфте - периодически проверяйте и заменяйте вставку, а не всю муфту
• Муфта ослабевает под действием вибрации:сначала проверьте момент затяжки болтов зажима; в средах с высокой-вибрацией муфта с зажимом или шпоночным пазом удерживается лучше, чем конструкция с установочным винтом-только
• Стук при старте-остановке:часто является признаком того, что смещение превышает номинальный допуск муфты или что вставка изношена.
• Перегрев или преждевременный выход из строя:обычно означает, что муфта недостаточно рассчитана на максимальный крутящий момент - еще раз проверьте запас крутящего момента по фактической пиковой мощности двигателя, а не только по его номинальному крутящему моменту.

Заключительные мысли

Выбор правильной шариковинтовой муфты — это не просто решение небольшого вопроса о разъеме -, он напрямую влияет на точность позиционирования, уровень шума и срок службы как двигателя, так и шариковинтовой пары. Как правило: выбирайте муфту с металлическим сильфоном, когда приоритетом является-точность без люфта, муфту с изогнутыми кулачками, когда гашение вибрации имеет решающее значение, пружинную муфту для небольших, легких-осей, а также муфту со шпоночным пазом, когда крутящий момент или реверсивные нагрузки достаточно высоки, чтобы существует риск проскальзывания установочного винта.

DLY поставляет полный спектрмуфты вала шарикового винта- в том числеМуфты с изогнутыми губками установочного винта и зажима, Муфты с металлическим сильфоном DLK7 зажимного типа, цельные-пружинные муфты, игибкие муфты вала со шпоночным пазом- соответствует стандартным и нестандартным размерам отверстий для станков с ЧПУ, упаковочного оборудования и систем автоматизации.

← Вернуться назад на Блог DLY