Sự khác biệt giữa vitme con lăn và vitme bi trong xy lanh điện
Cả hai thiết bị này đều được sử dụng rộng rãi với thiết bị truyền động điện để di chuyển tải trọng tuyến tính - còn gọi là xy lanh điện, nhưng mỗi thiết bị đều có những ưu và nhược điểm khác nhau
Vítme bi và vít con lăn được sử dụng rộng rãi cho chuyển động thẳng có lực cao và đang thay thế các thiết bị truyền lực chất lỏng. Nói chung, các cơ cấu trục vít này tạo ra chuyển động thẳng bằng cách quay trục vít hoặc đai ốc trong một bộ phận lắp ráp. Vít là một phần tử hình trụ có ren, và đai ốc là một thành phần ăn khớp nằm trên trục vít. Mỗi bộ phận có thể quay độc lập với bộ phận kia, nhưng chuyển động thẳng được tạo ra bằng cách hạn chế vít hoặc đai ốc.
Dưới đây là cái nhìn sâu hơn về từng thiết bị và sự khác biệt giữa chúng.
Kiến thức cơ bản về vitme bi
Vitme bi lấy tên của chúng từ các ổ bi quay lại khớp giữa ren vít hình vòm của trục vít và ren tương ứng của đai ốc. Các ổ trục truyền lực và chuyển động tương đối khi chúng lăn qua một hoặc nhiều mạch trong đai ốc.
Bộ truyền động tuyến tính IMA servo Tolomatic có thể được trang bị vít bi tạo ra lực lên đến 30 kN (6,875 lbf).
Bộ truyền động trục vít me bi có khả năng đẩy cao, tuổi thọ lâu dài và hiệu suất khoảng 80%. Chúng có thể bị lùi lại. Chúng cũng có thể phát ra tiếng động. Vít me bi rất phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi chu kỳ làm việc cao và lực đẩy cao vừa phải. Chúng có xu hướng giảm giá, khiến chúng trở nên phổ biến trong nhiều ứng dụng.
Các ổ bi lăn và tuần hoàn qua một trong một số mạch trong đai ốc. Số lượng đường dẫn vòng bi và cách vòng bi tuần hoàn có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu của ứng dụng. Ví dụ, đường dẫn của ổ bi có thể được thay đổi để điều chỉnh tốc độ tối đa của trục vít me. Các kỹ sư cũng có thể chỉ định các đường dẫn bên trong khác nhau và kết thúc quay để tăng tốc độ và độ ồn của trục vít bi.
Vít me bi có nhiều đường kính, độ chính xác khác nhau với cả thiết kế theo hệ mét và hệ Anh. Cấp được quy định bởi ISO-3408 phân loại độ chính xác của vít me bi. Vít me bi thường có độ chính xác từ 6/300 mm (0,0002 in./ ft) đến 210/ 300 mm (0,0080 in./ft).
Khái niệm cơ bản về trục vít con lăn
Trong trục vít con lăn, lực của bộ truyền động được truyền qua một số con lăn có ren trong đai ốc và các ren thường có hình tam giác. Các con lăn quay trong đai ốc và tiếp xúc với ren của trục vít để cung cấp năng lượng cho chuyển động của trục vít. Các con lăn cung cấp nhiều diện tích tiếp xúc hơn, mang lại hiệu quả từ 75 đến 80%.
Bộ truyền động tuyến tính servo Tolomatic IMA có thể được chỉ định bằng vít bi để tạo ra lực 30 kN (6,875 lbf).
Vít con lăn, giống như vít bi, nằm trong hệ thống phân loại ISO-3408 nên chúng có chung các cân nhắc về độ chính xác. Vít con lăn tiêu chuẩn được làm cứng trước khi mài chính xác, mang lại độ cứng sâu hơn nhiều và xếp hạng tải động cao nhất.
Một loại vít con lăn khác - vít con lăn hành tinh ngược - hoạt động theo cách giống như vít con lăn tiêu chuẩn, ngoại trừ các chức năng của đai ốc và trục vít được đảo ngược và các con lăn di chuyển bên trong đai ốc.
Bảng này so sánh các đặc điểm của xi lanh điện sử dụng vít con lăn hoặc vít me bi cho chuyển động thẳng.
Hầu hết các vít con lăn ngược không có ren nối đất bên trong đai ốc. Thay vào đó, một phương pháp gia công ít tốn kém hơn sẽ tạo ra những đường ren đó. Các ren sau đó được làm cứng sau khi đai ốc được gia công, để lại độ sâu độ cứng của vỏ nông hơn nhiều và ren mềm hơn so với ren trong vít con lăn tiêu chuẩn. Điều này dẫn đến tuổi thọ ngắn hơn đáng kể và nhiều thách thức hơn với việc duy trì bôi trơn. Nhưng con lăn đảo ngược cho phép bộ truyền động nhỏ hơn cho các ứng dụng có hạn chế về không gian chật hẹp.
So sánh hai loại :
Dưới đây là tóm tắt về cách hai vít xếp chồng lên nhau trong các danh mục khác nhau:
Tuổi thọ. Vít bi có tuổi thọ vừa phải và có thể đoán trước được trong các ứng dụng chịu lực cao được thiết kế phù hợp. Nhưng tuổi thọ của vít con lăn có thể dài hơn nhiều lần so với vít me bi, nhờ có nhiều điểm tiếp xúc hơn và sự phân bổ lực được cải thiện.
Bảng này so sánh trục vít con lăn và vít bi.
Lực tải. Vít bi có thể tạo ra lực tải cao như vít con lăn, nhưng bộ truyền động / chân máy sẽ lớn hơn và tuổi thọ hoạt động sẽ ngắn hơn. Trong các ứng dụng chịu lực cực cao, chu kỳ làm việc cao, vít con lăn mang lại hiệu suất tốt hơn, chân đế nhỏ gọn, tuổi thọ cao hơn và chi phí sở hữu thấp hơn so với vít me bi.
Trong các ứng dụng định vị lực từ thấp đến trung bình, bộ truyền động trục vít me bi có chi phí ban đầu thấp hơn, linh hoạt hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn.
Bảo dưỡng. Vít bi cần ít yêu cầu bảo dưỡng. Bộ phận lắp ráp đai ốc bi phải được làm bằng kim loại
Bôi trơn lly, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của ứng dụng. Vít bi cũng có ít điểm tiếp xúc hơn, giúp chúng quản lý nhiệt hiệu quả hơn so với vít con lăn. Điều này cho phép chúng hoạt động mát hơn trong các ứng dụng có chu kỳ làm việc cao và tốc độ cao. Quản lý nhiệt giúp xác định mức độ giữ dầu nhờn theo thời gian và liệu lựa chọn bộ truyền động / trục vít có tồn tại lâu như mong đợi hay không.
Việc bảo dưỡng vít con lăn cũng là tối thiểu, nhưng các ứng dụng chu kỳ làm việc cao có thể thỉnh thoảng yêu cầu bôi trơn lại đai ốc con lăn.
Diện tích tiếp xúc. Trên trục vít con lăn, các ren được mài chính xác, được làm cứng xuyên suốt trên con lăn và trục mang lại diện tích tiếp xúc tối đa. Điều này cho phép chúng tạo ra lực lớn hơn và phân bố đồng đều hơn và mang lại tuổi thọ lâu hơn cho chúng so với vít bi.
Thiết kế nhỏ gọn. Vít con lăn tạo ra lực cao hơn trong một gói nhỏ hơn so với vít bi.
Chi phí vòng đời thấp. Bộ truyền động trục vít con lăn mang lại chi phí vận hành thấp hơn so với xi lanh chất lỏng do hiệu quả và tiết kiệm năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, tùy thuộc vào ứng dụng, DLR xếp hạng tải cao của vít me con lăn và tuổi thọ cao hơn có thể dẫn đến tổng chi phí sở hữu thấp hơn so với vít me bi. Và vít con lăn chịu được chu kỳ làm việc cao (lên đến 100%) ở tốc độ và lực làm việc vừa phải.
Một trục vít con lăn ngược.
Để có được ổ trục vít phù hợp, các nhà thiết kế cần dựa vàp các thông số kỹ thuật của ứng dụng. Mọi ứng dụng đều khác nhau, và cả vít me bi và trục lăn đều có vị trí của chúng. Nhưng đánh giá ứng dụng và cả hai công nghệ đảm bảo sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu suất và chi phí.