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    為什么絲杠電機連接方法很重要

    作者:湯姆森Thomaon 日期:19/10/19 09:50 瀏覽:72

    設計工程師在選擇用于絲杠應用的電機時可能犯的最常見錯誤之一是,假設電機和螺釘的集成方式無關緊要。適當集成的絲杠和電機可以降低成本,提高性能,簡化維護并提供更大的原型靈活性。三種最常見的方法包括實現外部聯軸器;將導螺桿和電機軸永久或半永久地融合在一起;并使用可分離的連接。比較這些選項時,請注意以下幾點。


    探索外部聯軸器連接

    外部聯軸器是連接絲杠和電機的最常用方法。如圖1所示,這是一個簡單的圓柱體,其一端容納電動機軸,而另一端容納導螺桿。它具有較高的成本效益,可以拆卸維修,但是也有明顯的缺點。減少沖程長度是主要的措施。


    絲杠電機

    圖1外部聯軸器與電機連接的最常見方法是使用外部聯軸器


    絲杠電機應用

    圖2通用3-D打印機應用程序垂直軸和水平軸上的聯軸節限制了行程長度。


    在圖2所示的通用3-D打印機配置中,外部聯軸器限制了垂直和水平軸上的行程長度,這最終減小了打印機在給定占地面積內可生產的產品的總體積。使用外部聯軸器的其他缺點包括:

    在聯軸器附近需要額外的外部軸承以應對徑向和軸向支撐,從而進一步減少了可用的行程長度。

    增加了系統的整體慣性,從而導致更高的電機扭矩要求。

    由于需要額外的緊固件,軸承和支撐,因此增加了系統的復雜性。

    由于組件數量增加,系統重量增加。


    檢查永久連接

    將絲杠直接連接到電機軸上可能是一種低成本的解決方案-尤其是僅考慮單個組件的成本時。一些制造商通過制造電動機來實現此目的,其中絲杠位于軸的末端。其他人則將特征加工到導螺桿的一端,然后直接安裝到電動機軸上(圖3),或者相反,他們可能將修改后的導螺桿安裝到空心軸電動機上(圖4)。用導螺桿替換電機軸的選擇可能具有成本效益,但需要復雜的組裝,這必須在電機制造廠完成。這種集成方法也可以永久使用。如果導螺桿或電機有問題,則可能需要更換整個單元。


    如圖3所示,將沉頭孔絲杠安裝到標準電動機軸上可能是一種廉價的連接方法。通常,使用機加工的滾花,粘合劑和/或橫軸銷來進一步限制導螺桿與電動機的連接并限制脫落的風險。盡管這可以提供附加的保護層,但它會使組件復雜化,并將導螺桿永久性地固定到電動機上。這種類型的集成需要定制的加工和高精度的裝配,以防止在安裝過程中發生未對準的情況。不正確的電動機和絲杠對準可能會導致不希望的系統振動并可能降低電動機性能。

    絲杠電機

    圖3.沉頭孔絲杠:另一種常見的沉頭絲杠與電動機的聯接方法是將沉頭沉孔的絲杠壓裝到電動機的軸上。盡管具有成本效益,但是此方法可能會出現組裝和系統對齊方面的問題。


    將導螺桿固定到電動機上的另一種常用方法是將改良的導螺桿插入定制電動機的空心軸中,如圖4所示。使用這種方法,制造商將軸頸加工到導螺桿的末端并插入它直接進入配合軸。盡管這種類型的組件可以產生比其他直接連接選項更長的行程長度,但仍需要精密加工,事實證明這種組件很難組裝,并且在組裝過程中可能增加絲杠未對準的風險。由于通常將導螺桿焊接到位以防止脫落,因此這種方法使得難以更換導螺桿并根據需要進行后續維護。另外,在精密的組裝過程中,制造商還存在損壞電機內組件的風險。


    絲杠電機

    圖4.空心軸壓裝。集成的另一種常用方法是將定制加工的導螺桿壓裝到空心軸電機中。此方法需要困難的組裝過程,不允許輕易更換絲杠,并且在組裝過程中可能損壞電機


    像其他永久連接方法一樣,這種類型的組裝也作為一個完整的組件出現,如果導螺桿或電機的任何單個組件故障,則需要完全更換。當組件的靈活性可以降低成本并避免生產計劃的延遲時,這可能是測試和原型制作中的關鍵缺陷。


    檢查可拆卸連接

    另一個連接選項是具有快速解耦錐度鎖的混合解決方案??焖俳怦罟δ芸梢栽谛枰鼡Q一個組件的情況下輕松互換電動機或絲杠。

    在考慮具有可拆卸組件的系統時,注意電機和絲杠的對準至關重要。對準不良會導致不希望的絲杠擺動(跳動)并引入振動,從而降低電動機轉矩,產生過多的熱量并產生噪音。


     對齊必須在設計階段解決。例如,湯姆森錐度鎖設計(圖5)通過使用類似于莫爾斯錐度的自定心圓錐形套筒和錐形軸布置來保持完美對準,該錐度已在機床行業使用了多年。


    與傳統的永久固定解決方案相比,可拆卸連接具有許多優勢。它們可以減少組裝時間,簡化機器設計,實現快速簡便的原型制作,并大大縮短維護時間和成本。除了這些優點之外,通過僅庫存零件而不是現有的成本更高的完全集成的組件,它們對庫存的影響較小。

    絲杠電機

    圖5.Thomson專利的錐度鎖設計提供了牢固,牢固和自對準的連接,同時還具有將絲杠與步進電機快速分離的能力。


    錐形鎖解決方案還消除了對外部聯軸器和支撐軸承的需求,這將最大程度地增加行程長度,同時仍具有易于裝配和維護的自調心,可互換的絲杠。


    可拆卸的連接在容易受熱,污染或腐蝕的應用環境中特別有價值?;驘o保護的導螺桿可能需要更頻繁地更換的地方。單個電動機可以支持多種螺釘尺寸,從而簡化了原型設計和庫存管理。


    什么適合您?

    設計工程師有許多集成的電動機和絲杠組件選擇。外部聯軸器可提供可接受的推力經濟性和一定程度的可維護性,但行程長度有限且總占地面積較小。


    以或多或少的永久性布置方式連接電動機軸和絲杠可以保護沖程長度,提供足夠的推力并提供一些成本優勢。這種方法會導致導螺桿用完,并且在維護或原型制作過程中很難(即使不是不可能)更換導螺桿。支持可互換導螺桿,自動對準,最大行程長度,應用靈活性和經濟高效的維護的體系結構具有明顯的優勢。

    回答以下問題可以幫助您確定適合您的選項:

    您的任何應用程序都會受益于更長的行程長度嗎?

    第一個原型證明滿足您要求的頻率是多少?

    當電動機,導螺桿或螺母發生故障時,您必須多久丟棄一次完整的電動機和導螺桿組件?

    更換故障組件需要多長時間?

    一旦確定需要更換,您的維護團隊應多久進行一次第二或第三次實地考察?

    您多久遇到一次用盡或噪音問題?

    您需要維護多少與電動機和導螺桿有關的庫存?



    您對這些問題的回答將幫助您確定是外部軸還是永久,半永久或可拆卸的機動導螺桿組件可以最好地滿足您的機動導螺桿需求。正確的選擇可以降低您的擁有成本,提高性能,簡化維護并在設計產品時提供更大的靈活性。






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