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步進電機如何與滾珠絲杠進行配對,步進電機絲杠的匹配方式?

發表時間:2022-05-19 16:45【 閱讀量:-查看手機網址
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 步進電機廣泛用于工業和消費應用,從包裝設備和醫療設備到3D打印機和自動售貨機。它們在(相對)低速下具有出色的扭矩產生——尤其是對于給定的電機尺寸——并以易于使用的格式提供高分辨率定位。這些優點使它們非常適合驅動絲杠或皮帶和皮帶輪系統。事實上,一些最常見的步進電機應用將它們與絲杠配對。

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 但是步進電機也可以用來驅動滾珠絲杠。盡管滾珠絲杠+步進電機組合不如絲杠+步進電機配對多產,但滾珠絲杠的一些性能特征使其能夠更好地利用步進電機的優勢來產生扭矩和精度。


 1、效率、扭矩和速度:


 回想一下,絲杠依賴于絲杠軸和螺母之間的滑動接觸,因此具有固有的高摩擦力,反過來又低效率。這意味著它們需要來自電機的更高扭矩才能轉動螺桿并產生線性運動。回想一下,步進電機扭矩在較高速度下會顯著下降,因此絲杠+步進電機組合通常不是需要高甚至中等扭矩產生的高速應用的好選擇。

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 另一方面,滾珠絲杠依靠滾動接觸,具有低摩擦和高效率,因此需要的電機扭矩要小得多。這意味著滾珠絲杠+步進電機的設計可以更好地利用電機的整個扭矩-速度曲線。


 2、低摩擦無波動:


 由于螺母和絲杠滑動表面的磨損,絲杠組件中的摩擦也會隨著時間而變化。這種變化的摩擦——以及由此產生的所需電機扭矩的變化——會給步進電機帶來挑戰,因為步進電機在具有穩定、可預測負載的應用中表現最佳。例如,如果電機所需的扭矩增加,則電機可能難以產生新的更高扭矩并失去步數。(這就是為什么許多步進電機尺寸過大的原因——以便為不可預見的運行條件提供一些“轉矩余量”。)在開環控制系統中——典型的步進電機——這種位置的損失可能對過程有害,甚至對工人的安全。


 滾珠絲杠組件中固有的較低摩擦意味著它們需要來自電機的較少扭矩來以給定的移動輪廓移動給定的負載。并且所需的扭矩在滾珠絲杠的整個生命周期內不會發生變化,因此電機的尺寸可以選擇更小的扭矩裕度。換句話說,當與滾珠絲杠配對時,步進電機不需要顯著加大尺寸來處理由于絲杠摩擦而導致的所需扭矩的不確定性。


 3、高占空比:


 盡管步進電機通常具有有限的占空比,但由于在運行期間始終使用相對較高的電流而導致發熱,一些步進電機類型——以及一些步進驅動器類型——確實允許步進電機用于高(甚至連續)占空比。


 但是滑動摩擦會產生大量熱量,因此高或連續的工作循環會顯著降低絲杠的壽命。(有關加熱如何影響絲杠的完整說明,請查看這篇關于PV值的文章。)對于這些應用,滾珠絲杠是更好的選擇,因為它們比絲杠具有更高的效率和更低的發熱。


 4、閉環步進器:


 滾珠絲杠還提供更好的定位精度和更高的可重復性——這些特性與步進電機的高分辨率相得益彰。當滾珠絲杠用于閉環步進系統時,您將獲得良好的定位精度和可重復性,以及確保系統到達預期位置的反饋機制。

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