皮帶驅(qū)動執(zhí)行器與滾珠絲杠執(zhí)行器：哪種是您應(yīng)用的合適選擇？

如今，線性執(zhí)行器在各種先進自動化應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。從制造環(huán)境中原材料的簡單移動到用于機床準(zhǔn)確定位的先進機器人系統(tǒng)，線性執(zhí)行器可為各種任務(wù)提供快速、有效率且可重復(fù)的運動。

兩種廣泛使用的線性執(zhí)行器類型是皮帶驅(qū)動和滾珠絲杠驅(qū)動執(zhí)行器。這兩種類型都用于類似的應(yīng)用，但在功能上有很大差異，尤其是在驅(qū)動機制方面。選擇線性執(zhí)行器時，須仔細(xì)考慮每種類型的優(yōu)缺點，以便為特定的線性運動應(yīng)用提供好的結(jié)果。

皮帶傳動執(zhí)行器

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皮帶傳動執(zhí)行器通過連接在驅(qū)動器兩端的兩個滑輪之間的正時皮帶將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為線性運動。正時皮帶通常由纖維增強彈性體制成，用于輕型應(yīng)用，或由鋼增強聚氨酯皮帶制成，用于更苛刻的要求。皮帶包含與滑輪嚙合的齒，以有效傳遞扭矩并防止打滑。皮帶驅(qū)動器封裝在鋁制機體內(nèi)，載重托架沿軌道行駛在頂部。與滾珠絲杠執(zhí)行器不同，驅(qū)動軸垂直于執(zhí)行器的側(cè)面。

滾珠絲杠驅(qū)動執(zhí)行器

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在滾珠絲杠驅(qū)動執(zhí)行器中，滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動滾珠螺母和安裝的滑架實現(xiàn)所需的線性運動。絲杠具有精密研磨或軋制的螺旋槽，用作內(nèi)圈。螺母具有內(nèi)部凹槽，用作外圈。精密硬化鋼球回路在絲杠和螺母之間的凹槽中循環(huán)。與皮帶驅(qū)動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)類似，滾珠絲杠驅(qū)動執(zhí)行器的驅(qū)動部件封裝在鋁制機體內(nèi)，而滑架在頂部移動。與皮帶驅(qū)動執(zhí)行器相比，驅(qū)動軸接口與滾珠絲杠成一線，位于執(zhí)行器末端。

優(yōu)點和缺點

以下六個因素突出了皮帶驅(qū)動和滾珠絲杠執(zhí)行器的優(yōu)點和缺點：

1 – 行程長度

皮帶傳動系統(tǒng)可能因其長行程能力而更為人所知。一般而言，與使用類似長度的滾珠絲杠驅(qū)動執(zhí)行器相比，使用皮帶傳動可以更經(jīng)濟有效率地實現(xiàn)更長的行程距離。然而，盡管這些系統(tǒng)通常用于需要行程長度為 10 到 12 米的應(yīng)用中，但隨著它們達到更長的長度，皮帶開始出現(xiàn)下垂問題，因為無法在整個系統(tǒng)長度上保持張力。

從歷史上看，絲杠驅(qū)動系統(tǒng)的問題在于難以達到更長的行程長度。隨著絲杠長度的增加，允許的速度會降低，這是因為絲杠傾向于在自身重量下下垂并經(jīng)歷抖動。雖然滾珠絲杠執(zhí)行器通常長度為 1000 毫米或更短，但可以使用成對的軸承座來支撐絲杠并在更高的轉(zhuǎn)速下阻止任何抖動效應(yīng)，從而提供長達 5.5 或 6 米的長度。

2 – 負(fù)載能力

就負(fù)載能力而言，滾珠絲杠系統(tǒng)勝出，可提供更大的輸出力。滾珠絲杠執(zhí)行器可提供高達 13,100 磅的輸出力，而皮帶傳動負(fù)載能力通常更高約為 2,000 磅。

皮帶傳動執(zhí)行器要處理更高的負(fù)載/推力需求，需要更厚的皮帶。皮帶也容易受到?jīng)_擊載荷的影響，但可以通過精心選擇皮帶材料來緩解這一問題，這些材料可以增加強度，但會犧牲彈性。

3 – 速度和加速度

滾珠絲杠驅(qū)動執(zhí)行器是高加速度和高推力需求的理想選擇，因為在這種重復(fù)需求下，皮帶傳動皮帶輪容易在轉(zhuǎn)子處打滑。然而，當(dāng)談到速度時，系統(tǒng)的抖動特性將其速度限制在大約 2.5 m/s。如上所述，軸承座可以通過減少絲杠的無支撐長度來提供額外的剛性，從而使?jié)L珠絲杠執(zhí)行器能夠在更長的長度下達到更高的速度。

相反，皮帶傳動不受抖動效應(yīng)的阻礙，使其能夠達到比滾珠絲杠執(zhí)行器更高的速度。大多數(shù)皮帶傳動執(zhí)行器的速度范圍為 4 到 15 m/s，加速度范圍為 10 到 50 m/s²。

4 – 精度和重復(fù)性

由于其剛性，預(yù)載滾珠絲杠比皮帶傳動具有更好的定位精度。因此，對于高定位精度，滾珠絲杠驅(qū)動系統(tǒng)通常是理想選擇。借助預(yù)緊螺母，精密研磨滾珠絲杠可提供無間隙運動，并且可以在較長時間內(nèi)實現(xiàn)非常高的定位精度和重復(fù)性，精度約為 5 – 15 微米。

皮帶傳動系統(tǒng)的主要缺點是皮帶會拉伸。即使是大多數(shù)系統(tǒng)制造商使用的鋼絲增強皮帶，最終也會經(jīng)歷一定程度的伸長，從而降低重復(fù)性和行程精度。話雖如此，皮帶傳動仍然可以實現(xiàn) .001 英寸/英尺的線性精度。

5 – 安裝方向

在某些情況下，執(zhí)行器的安裝方向?qū)Q定哪種驅(qū)動機制好。皮帶和滾珠絲杠驅(qū)動器都適用于水平安裝方向，但需要垂直安裝的應(yīng)用需要更仔細(xì)的評估。

雖然每個垂直移動負(fù)載的系統(tǒng)都需要內(nèi)置安全機制，但滾珠絲杠驅(qū)動器通常被認(rèn)為比皮帶驅(qū)動器更安全，可以承載垂直負(fù)載。這是因為滾珠絲杠的設(shè)計性質(zhì)會在系統(tǒng)發(fā)生制動故障或其他損壞時防止反向驅(qū)動。當(dāng)垂直應(yīng)用中需要皮帶驅(qū)動執(zhí)行器時，應(yīng)添加外部制動系統(tǒng)以減輕安全問題。

6 – 維護

滾珠絲杠和皮帶驅(qū)動執(zhí)行器都需要定期潤滑導(dǎo)向系統(tǒng)，但是，絲杠驅(qū)動器具有額外的組件，即須監(jiān)控絲杠和螺母以確保其潤滑良好，以確保使用壽命長且運行平穩(wěn)。

皮帶驅(qū)動執(zhí)行器的運行效率非常高，并且非?？煽?，移動部件較少，因此維護工作量較少。盡管如此，為了確保正確傳遞扭矩，皮帶的足夠張力至關(guān)重要，并且通常需要在定期維護期間重新張緊皮帶。

結(jié)論

皮帶傳動和滾珠絲杠傳動均具有性能優(yōu)勢。皮帶傳動執(zhí)行器仍然是負(fù)載較低應(yīng)用的更好選擇，尤其是在需要更高速度和更長行程長度的情況下。滾珠絲杠傳動執(zhí)行器是需要高負(fù)載和/或推力以及高精度定位的應(yīng)用中的更好選擇。