Ball Screw cho chuyển động tuyến tính có nhiều kiểu khác nhau, mỗi kiểu đều có những lợi ích và nhược điểm riêng. Các bộ truyền động hoặc cụm vít me được sử dụng rộng rãi để tạo ra chuyển động tuyến tính. Và bạn có thể có được chuyển động này bằng cách xoay vít hoặc đai ốc. Ba loại vít chính được sử dụng cho bộ truyền động chuyển động tuyến tính: Acme, bi và con lăn. Sự khác biệt nằm ở hình dạng ren, thiết kế và hoạt động của đai ốc phù hợp. Nhưng loại vít nào phù hợp nhất với ứng dụng của bạn? Đây là một cái nhìn ngắn gọn về cả ba.
Vít Acme sử dụng các sợi chắc chắn có răng hình thang thường được cuộn trên trục thép hoặc vít me. Khi trục quay, ren của nó truyền lực tuyến tính đến đai ốc. Hiệu quả được xác định bởi vật liệu đai ốc, vít me và chất bôi trơn, và tương đối thấp, dao động từ 20 đến 40%. Mức độ hiệu quả này có thể ngăn tải trọng hoặc ngoại lực tác động ngược trở lại cụm lắp ráp, đây có thể là một lợi thế. Tuy nhiên, tổn thất năng lượng cố hữu có nghĩa là vít Acme cần nhiều mô-men xoắn động cơ hơn so với các loại vít khác.
Phân loại Acme Screw, Ball Screw, và Roller Screws cho Linear Motion
Các vật liệu đai ốc phổ biến bao gồm nhựa tự bôi trơn, polyme và kim loại như đồng thau hoặc đồng thau. Vật liệu phi kim thường có hiệu suất cao hơn do hệ số ma sát thấp hơn và thường không cần bôi trơn. Các đai ốc kim loại như đồng thau có thể xử lý tải trọng làm việc cao hơn nhưng có thể cần bôi trơn, điều này có thể dẫn đến nhiễm bẩn.
Đặc tính mài mòn của đai ốc Acme phụ thuộc vào vật liệu đai ốc, môi trường, chất bôi trơn và ứng dụng. Số lượng và tốc độ hao mòn thường không dễ dự đoán do số lượng lớn các biến số. Nhưng để bù đắp cho sự hao mòn, một số nhà sản xuất chế tạo đai ốc Acme từ hai nửa lệch với nhau bằng một lò xo. Các đai ốc sử dụng thiết kế này thường được gọi là “phản ứng ngược” hoặc “không phản ứng dữ dội”. Điều quan trọng cần lưu ý là các đai ốc này có thể tạo thêm ma sát.
Vít Acme có nhiều loại đường kính và dây dẫn khác nhau. Phiên bản số liệu, thường được gọi là vít hình thang, cũng có sẵn. Mặc dù thiết kế kiểu Anh và hệ mét có hình dạng răng tương tự nhau, nhưng chúng không thể hoán đổi cho nhau do góc sườn có sự khác biệt 0,5°.
Ball Screw sử dụng các sợi hình tròn hoặc ogival (vòm Gothic). Đai ốc có cùng ren, để ổ bi nằm giữa hai rãnh để truyền lực và chuyển động tương đối. Hiệu quả dao động từ 70 đến 95%.
Vòng bi lăn và tuần hoàn qua một hoặc một số mạch trong đai ốc khi vít hoặc đai ốc quay và cái này hoặc cái kia di chuyển. Đai ốc Ball Screw khác nhau về số lượng mạch vòng bi và cách chúng điều khiển các đường tuần hoàn. Đường dẫn ổ bi rất quan trọng trong việc xác định tốc độ tối đa của tổ hợp. Các thiết kế thay thế, chẳng hạn như đường dẫn nội bộ hoặc đường dẫn cuối, mang lại những lợi thế nhỏ như tốc độ cao hơn và ít tiếng ồn hơn.
Ball Screw có nhiều loại đường kính, dây dẫn và độ chính xác với cả dây dẫn hệ mét và tiếng Anh. Một hệ thống cấp được quy định bởi ISO-3408 phân loại độ chính xác của trục Ball Screw.
Lớp có thể giúp xác định độ chính xác chì của một tổ hợp. Các lớp này không ảnh hưởng đến bất kỳ thông số kỹ thuật phản ứng dữ dội nào. Tuy nhiên. Vít cấp 1 và 3 hầu như luôn được mài cho chính xác. Mài, mặc dù chính xác, nhưng cũng tốn thời gian và chi phí hơn. Cán là cách mà hầu hết các lớp khác được thực hiện.
Phản ứng dữ dội Backlash trong Ball Screw có thể được điều chỉnh theo một số cách. Một phương pháp phổ biến là tải từng mạch bằng các quả bóng có đường kính mang lại phản ứng dữ dội mong muốn. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để tải trước một hệ thống. Một kỹ thuật tải trước khác là lắp đặt hai đai ốc lệch nhau và khóa chặt vào vị trí. Có hai đai ốc trên một Ball Screw sẽ không tăng gấp đôi khả năng chịu lực của hệ thống.
Ren vít con lăn (hành tinh) roller screw có ren hình tam giác và truyền lực thông qua một bộ con lăn ren phù hợp trong đai ốc. Các con lăn quay trong khi tiếp xúc với ren của vít. Các con lăn của đai ốc có bề mặt tiếp xúc đáng kể với vít, cho phép chúng truyền lực cao đồng thời mang lại tuổi thọ lâu hơn cho bộ phận so với Ball Screw có đường kính tương tự.
Ball Screw và vít con lăn roller screw sử dụng chuyển động lăn thay vì trượt như vít Acme. Điều này có nghĩa là Ball Screw hiệu quả hơn vít Acme. Vít con lăn nằm trong hệ thống phân loại ISO-3408, vì vậy chúng chia sẻ những cân nhắc về độ chính xác của chì.
Vít con lăn thường được nối đất để cung cấp diện tích tiếp xúc liên tục, chuyển động trơn tru và đầu ra lực đẩy cao. Tuy nhiên, một số vít con lăn được cán chính xác để giảm chi phí, với một số hy sinh về hiệu suất có thể xảy ra.
Screw terminology
Accuracy: The ability of a system to hit a targeted linear position.
Back-driving force: The linear force or thrust needed to rotate the screw or nut in a reverse fashion. For example, gravity in a vertical system may be able to back-drive a screw drive and create torque and/or linear motion.
Backlash: The amount of free movement between a screw and nut.
Critical speed: The rotational velocity of a screw at which vibrations develop due to the shaft’s natural harmonic frequency. This is also commonly referred to as “screw whip” and depends on the diameter and length of screw between supports.
Duty cycle: A percentage rating for an application that compares the amount of running time to rest time. An application that runs continuously would have a 100% duty cycle; as an application that runs for 15 sec then rests for 45 sec before completing another cycle would have a 25% duty cycle.
Dynamic load rating: A value used in life calculations for screw and nut assemblies. It is also the maximum thrust load a screw and nut assembly can transmit.
Lead: Linear distance of travel generated by one revolution of the screw or nut. It’s measured in units/revolution such as inch/revolution.
Lead accuracy: The possible variation in travel distance within a standard length of screw. Measured in unit/units such as inch/foot.
Pitch: Linear distance between threads. Pitch is not necessarily equal to the screw’s lead when a screw has multiple thread starts. Measured in units such as inches.
Preload: Amount of tension or preapplied force set into a bearing to remove looseness (play) in mechanical assemblies. This applies to screw and nut combinations, as well as linear bearings. For ball screws, this reduces axial and radial play and increases stiffness and repeatability.
Repeatability: The ability of a system to go to the same location in repeated attempts.
Rolling: A manufacturing process that forms threads on screw shafts by using pressure. Rotating dies containing desired thread profile are pressed against a blank shaft to displace material and create thread forms.
Static-load rating: The maximum load that may be applied to a stationary screw and nut assembly without damaging it.
Turns: The number of revolutions needed to travel a given distance (For example, eight turns/inch).
Tôi là Lê Minh Tiến, phụ trách phòng kỹ thuật của công ty Minh Việt E-linearmotion. Là một kỹ thuật viên ngành điện, điện tự động hóa. Qua hơn 10 năm tiếp xúc với các sản phẩm – phụ kiện, linh kiện điện công nghiệp như xy lanh điện, trục vít me, các loại vít me, atomat…. Nhờ đó tôi có đủ khả năng phân biệt các sản phẩm tốt và có thể tư vấn cho bạn những sản phẩm phù hợp với nhu cầu nhất. Nhằm tránh lãng phí khi dùng sản phẩm không đúng công suất cần thiết của từng máy móc.
