Wprowadzenie do komponentów ruchu liniowego i obrotowego

Co to jest ruch liniowy?

Ruch liniowy jest zwykle definiowany jako naturalny ruch obiektu, poruszający się wzdłuż linii prostej. Jest to jedna z najbardziej podstawowych form ruchu, opisana matematycznie za pomocą pojedynczego wymiaru przestrzennego. Ruch występujący wzdłuż linii nazywa się translacja, przy czym wszystkie punkty poruszającego się ciała są równomiernie poruszające się w tym samym kierunku. Ogólnym przykładem ruchu liniowego jest samochód poruszający się w linii prostej wzdłuż drogi.

Co to jest ruch obrotowy?

Powszechnie określany jako ruch kołowy, ruch obrotowy jest rodzajem ruchu fizycznego, który występuje, gdy obiekt obraca się lub obraca się na osi. Ponownie na przykładzie samochodu, podczas gdy sam pojazd porusza się ruchem liniowym (tzn. do tyłu lub do przodu), koła wykazują ruch obrotowy podczas obracania się wokół osi.

Wybieranie komponentów ruchu liniowego i obrotowego

Po pojawieniem się produkcji komputerów stacjonarnych, takich jak druk 3D , ludzie są bliżej niż kiedykolwiek wcześniej przedmiotów i produktów zawierających te precyzyjne komponenty mechaniczne. Głównymi opcjami komponentów liniowych i obrotowych ułatwiających dokładny ruch, w większości zastosowań, są śruby ołowiane, napędy taśmowe i koła zębate.

Wszystkie te opcje oferują różne mocne i słabe strony, takie jak koszty, szybkość pozycjonowania i powtarzalność. Poniżej znajduje się krótki przegląd tych komponentów, ich powszechnego zastosowania i linki do dalszych informacji technicznych.

Śruby

Śruby prowadzące, znane również jako śruby napędowe, są komponentem sterowania ruchem wykorzystywanym do przekształcania ruchu obrotowego nakrętki lub śruby w ruch liniowy. Ponieważ śruby ołowiowe przekładają ruch obrotowy na ruch liniowy, dlatego są one często określane jako śruby translacyjne.

Wkręty ołowiowe, powszechnie stosowane w robotyce i maszynach hobbystycznych, nadają się do zastosowań wymagających dokładnego ruchu lub przenoszenia dużych obciążeń.

Podobne do standardowych nakrętek i śruby, Nakrętki śrubowe i śruby ołowiowe użyć śrubowej konstrukcji gwintu, aczkolwiek z postaci gwintu, który jest przeznaczony do przenoszenia siły, a nie mocowania części razem.

Śruby ołowiowe są dostępne w wielu różnych rozmiarach, z szeroką gamą wartości ołowiu oferujących różne poziomy ruchu na jeden obrót. Przeprowadzenie śruby ołowianej jest definiowane przez skok gwintu pomnożony przez liczbę rozpoczynających się gwintu. W tym przypadku skok definiuje się jako odległość między grzbietami lub szczytami dwóch sąsiednich gwintów, podczas gdy początkowe są liczbą „zębów” lub niezależnych punktów początkowych na samej śrubie.

Dzięki takiemu zakresowi wartości śruby ołowiowe mogą być określane zarówno do zastosowań o wysokim momencie obrotowym, jak i przy dużych prędkościach i zastosowaniach z dużą precyzją. Kontrastującym przykładem tych różnych zastosowań byłoby porównanie śruby ołowiowej użytej w imadle stołowym ze śrubą ołowiową pracującą w głowicy czytnika napędu DVD.

Głównymi wadami stosowania systemu śrub ołowiowych są wyższe koszty w porównaniu z innymi rozwiązaniami, takimi jak system napędu pasowego i luz; ilość rozegrania pomiędzy komponentami współpracującymi w mechanizmie, który może powodować swobodny ruch, który powoduje utratę ruchu.

Nasz artykuł na temat Leadscrews & Backlashanalizuje to bardziej szczegółowo i oferuje rozwiązania zapobiegające luzom w systemach śrub ołowiowych.

Napędy pasowe

W maszynach, Napędy pasowe składają się zazwyczaj z pary kół pasowych połączonych elastycznym, okrągłym pasem (pasem). W ramach uogólnienia działają one poprzez przenoszenie siły obrotowej z jednego miejsca do drugiego, na przykład w redukcji prędkości prasy wiertniczej.

Napędy pasowe są stosowane w różnorodnej gamie produktów, od elektroniki użytkowej po aplikacje motoryzacyjne, umożliwiające przenoszenie ruchu obrotowego na duże odległości. Zazwyczaj są one lżejsze, cichsze i działają wydajniej niż koła zębate, a jednocześnie oferują bardziej opłacalne rozwiązanie.

Napędy pasowe są często używane do wymiany pociągów zębatych, w zastosowaniach, w których siła musi być przenoszona na duże odległości lub przez złożoną ścieżkę, taką jak pas krzywkowy w silniku.

Innym prawdziwym przykładem napędu taśmowego byłby przenośnik taśmowy, aplikacja, w której 2 lub więcej kół pasowych przesuwa pas, który jest przeznaczony do ciągłego przenoszenia obciążenia między dwoma punktami.

Pasy są urządzeniem o niskiej konserwacji i zapewniającym prawidłowe napięcie jest utrzymywane, nie wymagają one niewiele uwagi aż do końca ich żywotności. Pasy V są zaprojektowane do przenoszenia większych obciążeń niż pasy płaskie, jednak nadal mają tendencję do poślizgu pod dużymi obciążeniami. W rezultacie doprowadziło to do rozwoju pasów synchronicznych, zwanych inaczej pasami rozrządu,które szybko stały się popularny wybór w zakresie robotyki hobby i mechanizmów napędowych pojazdów.

Ten typ pasa zębatego może pomieścić większą prędkość ruchu, ze względu na ich charakter bezpośredniego napędu, choć przy poświęceniu mniejszej precyzji. Dzięki temu najlepiej nadają się do ruchów o niskim momencie obrotowym. Obecność niskiego luzu doprowadziła do ich przyjęcia w nożykach laserowych i innych zastosowaniach o niskim obciążeniu.

Przekładnie

Przekładnie są urządzeniem mechanicznym z wyciętymi zębami, zaprojektowanym do siatki z kompatybilnymi częściami zębatymi do przenoszenia momentu obrotowego, znaną inaczej jako siła obrotowa.

Konstrukcja zębów przekładni znacznie się rozwinęła w ostatnich latach, aby zapewnić okręgi skokowe - hipotetyczny okrąg biegnący bezpośrednio w profilach zębów koła zębatego reprezentujący punkt, w którym ruch jest przenoszony przez układ przekładni - przekładni siatkowych działają płynnie, bez poślizgu podczas obrotu.

Przykładem tego, gdzie można znaleźć przekładnie, jest mechanizm zegarowy, w którym koła zębatesą używane do przenoszenia mocy ze sprężyny nawiniętej na zasilane elementy. Wysoka sprawność konstrukcji przekładni boczowych pozwala na przesyłanie tej energii przy niewielkiej utracie mocy.

Układ przekładni jest układem mechanicznym składającym się z dwóch lub więcej przekładni przekładniowych, zaprojektowanym do pracy w kolejności do przenoszenia ruchu obrotowego. Przekładnia wejściowa lub 'przekładnia napędowa' przekazuje moc na bieg wyjściowy („przekładnia napędzana”), obracając ją w przeciwnym kierunku. Często jest to pod wpływem źródła zasilania, takiego jak silnik lub silnik.

Przełożenie prędkości przekładni, znany również jako przełożenie biegów, oblicza się poprzez pobranie liczby zębów na przekładni napędowej i podzielenie tego przez liczbę zębów na przekładni wyjściowej; tzn. przekładnia napędowa z 45 zębami i przekładnia wyjściowa z 15 zębami równa się przełożeniu przekładni z 3:1. Oznacza to, że każdy obrót koła zębatego powoduje trzykrotne obracanie koła zębatego wyjściowego.

Koła

zębate są zazwyczaj okrągłe, przy czym zęby znajdują się na zewnętrznej średnicy koła, jednak przekładniewewnętrznemają zębate zębate zębate w obrębie średnica wewnętrzna. Ten typ przekładni jest powszechnie stosowany w planetarnych układach przekładni, zwykle występujących w zastosowaniach takich jak przekładnie wymagające wysokiego poziomu momentu obrotowego i redukcji prędkości, ale tam, gdzie przestrzeń jest ograniczona, a waga jest kluczowym czynnikiem.

Rack zębatki to prosty pręt z wyciętymi zębami po jednej stronie, zaprojektowanym tak, aby umożliwić siatkę kół zębatych. Podzespoły te, powszechnie znane jako system zębatki i zębatki, współpracują ze sobą jako prosty siłownik liniowy, przenosząc ruch obrotowy w ruch liniowy.

Więcej informacji na temat asortymentu narzędzi i podstaw przekładni Accu można znaleźć w artykule Wstęp do Gears.