Xi lanh điện high-force – Vít con lăn vs vít bi

xi lanh điện high-force

Là một nhà thiết kế máy, có lẽ bạn đã phải đối mặt với tình huống này: bạn cần một xi lanh điện lực đẩy cao. Nhưng đó không phải là tất cả. Hệ thống chuyển động tuyến tính của bạn cũng cần cho phép định vị vô hạn, kiểm soát hoàn toàn tốc độ, lâu dài, ít phải bảo trì và cung cấp tổng chi phí sở hữu thấp.

Cách đây không lâu, giải pháp duy nhất cho chuyển động tuyến tính lực đẩy cao là xi lanh thủy lực hoặc sử dụng không khí áp suất cao. Mặc dù những xi lanh này có thể cung cấp lực cần thiết, nhưng chúng không thể đáp ứng các yêu cầu về định vị vô hạn, kiểm soát tốc độ và bảo trì thấp.

Giờ đây, có các bộ truyền động thanh điện mang lại lực cao và vượt trội ở các tiêu chí khác. Thông thường, các Xi lanh điện Electric Actuator lực cao chạy bằng điện này sử dụng vít bi ball screw hoặc trục lăn roller screw. Tuy nhiên, đó là một thách thức để chọn công nghệ trục vít phù hợp cho ứng dụng lực cao.

Xi lanh điện cho ứng dụng lực tải cao

Tại sao đi với truyền động điện? Dưới đây là một số lợi thế.

Khả năng lập trình/kiểm soát các biến

Một bộ truyền động tuyến tính điện với mô tơ servo có thể điều khiển vị trí, vận tốc, lực, tăng/giảm tốc, v.v. Điều chỉnh nhanh chóng, vì vậy chuyển đổi là tự động. Độ chính xác và độ lặp lại tốt hơn nhiều so với hệ thống chạy bằng chất lỏng. Bạn cũng có thể sử dụng phản hồi công suất từ động cơ để hiểu chính xác khối lượng công việc được thực hiện tại mỗi điểm của cấu hình chuyển động.

Tuổi thọ và bảo trì

Khi một xi lanh điện electric actuator có kích thước chính xác cho ứng dụng, thì yêu cầu bảo trì tối thiểu và không có thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.

Hệ thống và lắp đặt

Hệ thống bộ truyền động servo điện (bộ truyền động, động cơ, dây cáp và bộ truyền động) chiếm ít không gian hơn nhiều so với mức cần thiết cho một hệ thống chạy bằng chất lỏng, giống như một hệ thống xi lanh thủy lực hoàn chỉnh với bộ nguồn thủy lực (HPU) cần thiết.

hệ thống chuyển động

Rủi ro môi trường

 Với các hệ thống chạy bằng chất lỏng (thủy lực), rò rỉ xảy ra định kỳ. Rò rỉ thủy lực tạo ra các mối nguy hiểm về an toàn, làm ô nhiễm sản phẩm và gây ô nhiễm môi trường. Dọn dẹp có thể tốn kém và mất thời gian. Mặt khác, truyền động điện là một trong những công nghệ chuyển động tuyến tính sạch nhất.

Hiệu quả và chi phí vòng đời

Các hệ thống xi lanh điện electric actuator rất hiệu quả, thường hoạt động với hiệu suất từ 75% – 80%, vì vậy chúng sử dụng ít năng lượng hơn các hệ thống thủy lực. Hệ thống thủy lực chỉ hiệu quả từ 40% – 50%. Hiệu quả tăng lên này cùng với yêu cầu bảo trì thấp hơn và tuổi thọ cao mang lại cho xi lanh điện electric actuator tổng chi phí sở hữu thấp hơn rõ rệt.

Công nghệ vít cho các ứng dụng lực cao

Trong một thiết bị truyền động thanh điện, chính sự kết hợp vít / đai ốc chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tuyến tính. Vít con lăn roller screw và vít bi ball screw thường được sử dụng trong các ứng dụng có chu kỳ làm việc cao và lực cao.

Vít me bi ball screw

Đúng như tên gọi, vít bi có các ổ bi tuần hoàn khớp giữa các ren hình vòm của vít và đai ốc. Ổ bi truyền lực và chuyển động hiệu quả khi chúng lăn qua một hoặc nhiều mạch trong đai ốc. Việc tăng số lượng và/hoặc đường kính của các viên bi bên trong đai ốc sẽ tạo ra nhiều bề mặt tiếp xúc hỗ trợ lực đẩy hơn, do đó khả năng lực đẩy của vít/đai ốc tăng lên.

Bộ truyền động trục vít bi có khả năng chịu lực cao hơn, tuổi thọ dài hơn và hiệu quả cao hơn bộ truyền động trục vít acme. Chúng hoạt động tốt trong các ứng dụng đòi hỏi chu kỳ làm việc cao, lực đẩy từ trung bình đến cao và tốc độ vừa phải. Ngoài ra, vít bi thường có hiệu suất 85-90% và có giá hợp lý.

ball screw

Roller screw trục vít con lăn

Vít con lăn tiêu chuẩn có các ren mài chính xác, hình tam giác phù hợp với nhiều con lăn có ren trong đai ốc. Chúng có khả năng truyền lực rất cao vì các con lăn tiếp xúc nhiều với ren vít. Hệ thống vít con lăn cung cấp lực cao, hoạt động ở tốc độ cao, lâu dài và ít phải bảo trì. Chi phí mua ban đầu thường cao hơn so với vít bi, nhưng chi phí ban đầu cao hơn này có thể được bù đắp trong nhiều ứng dụng nhờ khả năng truyền lực và tuổi thọ lâu dài của chúng.

vít con lăn

Roller screw or ball screw. Which to use?

 

BALL

ROLLER

Stroke

Long

Long

Speed

High

Medium to High

Force to screw size ratio

Medium

High

Accuracy

Low to High

Medium to High

Backlash

Zero to Medium

Zero to Low

Repeatability

Medium to High

High

Resolution

Medium to High

Medium to High

Efficiency

Highest

High

Short stroke pressing, vibrating applications

Poor to Medium

High

Nếu vít bi và vít con lăn có kích thước và đầu dẫn tương đương nhau, thì các ổ bi của vít bi sẽ có ít điểm tiếp xúc hơn so với ren của vít bi, dẫn đến lực thấp hơn và tuổi thọ ngắn hơn.

Nhưng hãy nhìn vào biểu đồ hiển thị ở đây. Bạn sẽ thấy rằng không có sự tuyệt đối. Câu trả lời cho câu hỏi loại vít nào tốt nhất là “tùy thuộc”.

Đối với hầu hết các ứng dụng yêu cầu lực cao, chu kỳ lặp đi lặp lại và tuổi thọ cao, xi lanh điện trục vít con lăn là lựa chọn phù hợp. Tuy nhiên, nếu lực hơi thấp hơn và ứng dụng yêu cầu tốc độ liên tục cao, Xi lanh điện vít bi có thể phù hợp.

Tóm tắt

Nếu được áp dụng đúng cách Xi lanh điện Electric Actuator với công nghệ trục vít con lăn hoặc vít bi có thể cải thiện hiệu quả chung của các ứng dụng từ lực thấp đến lực cao, giảm tác động môi trường và giảm chi phí vòng đời.

Khi bạn phải quyết định nên sử dụng công nghệ vít bi hay vít con lăn trong hệ thống chuyển động tuyến tính lực cao của mình, chúng tôi khuyên bạn nên làm việc với nhà cung cấp bộ truyền động có chuyên môn về cả hai công nghệ vít. Họ có thể cung cấp hướng dẫn cho một giải pháp không chỉ phù hợp với yêu cầu ứng dụng mà còn phù hợp với chi phí vốn và yêu cầu tuổi thọ.

Có nhiều yếu tố cần xem xét khi lựa chọn một hệ thống chuyển động tuyến tính. Mỗi ứng dụng sẽ là duy nhất.