Люфт в трансмисията и статично триене
Елиминиране на луфт и статично триене
Как да компенсираме луфта, който може да попречи на системата да работи съгласно спецификацията на проекта?
По дефиниция управлението на движението включва преместване на товар от точка А до точка Б за определено време и с определена точност. На теория задвижващо устройство, което съчетава двигател, задвижване, скоростна кутия, енкодер и изпълнителен механизъм, ще премести товара по детерминиран начин - всичко, което трябва да направите, е да определите правилните параметри на движение и резултатът е правилното представяне. Проблемът е, че системата за движение не работи на теория, а в реалния свят, където е обект на ефекти като триене и люфт. Тези ефекти могат да влошат способността на системата да позиционира товара в дадена точка, въпреки че проблемът е свързан с изискванията на задачата. Нека разгледаме по-отблизо ефектите и някои от наличните стратегии за тяхното смекчаване.
Загуба на движение
В конвенционална система за движение устройството за обратна връзка контролира въртенето на вала на двигателя, давайки или абсолютна стойност, или импулсен поток/сигнал, който може да се преобразува в положение на вала (линейните двигатели работят по подобен начин). Проблемът е, че моделът предполага, че всяко движение на двигателя незабавно и точно се превръща в товар. Всъщност повечето системи включват известно закъснение между момента, в който двигателят започва да се върти, и момента, когато въртенето се прехвърля на товара (виж фигура 1). Това води до определена пространствена грешка между целевата позиция и действителната позиция. Този ефект е известен като люфт или свободно бягане, и е важен фактор за загубата на движение в механизмите.
Въпреки че луфтът обикновено се свързва с механизмите на скоростната кутия, той всъщност е общосистемен феномен, който включва принос от почти всички системни компоненти, включително съединители, ремъци и задвижвания. Скоростните кутии могат да имат определена пролука между зъбите, в противен случай те няма да могат да се въртят. Преди задвижването да започне да предава въртене, зъбните колела трябва да затворят тази празнина. Ако обаче тези пропуски станат твърде големи, редукторът води до загуба на движение, което обсъдихме по-горе. В случай на фуги, това може да се прояви като игра, преди товарът да започне да се движи. Дори едно устройство може да създаде множество приноси към цялостния ефект на реакцията. Като подобен пример, помислете за задвижване със сферичен винт, най-очевидното е, че този компонент въвежда люфт в системата, тъй като гайката се захваща с винта и това е само началото. Освен това винтът за водене на топката въвежда допълнителен ход, когато топките са деформирани, тялото е огънато или винтът е опънат под товар.
Можем да определим количествено люфт, като третираме всеки елемент от системата като комбинация от амортисьор и пружина, моделирайки ефекта на частите като резонанс, смущаващ задвижващия механизъм. Колкото по-голяма е твърдостта на компонента, толкова по-висока е пружинната константа и по-бърза е скоростта на реакцията му. Така валът на двигателя ще има по-висока константа на пружината от скоростната кутия.
Константата на пружината или коефициентът на еластичност играе важна роля за определяне на скоростта на реакция на устройството. „Мекото“ устройство реагира по-бавно, което означава, че системата показва повече загубено движение, отколкото напълно твърда структура. Също така е важно да се има предвид от коя страна на редуктора е разположен компонента. Освен това това важи както за линейни механизми (сферични шпиндели), така и за ротационни (редуктори) механизми. Ако връзката е разположена от страната на входа и води до предавка с редукционно съотношение, луфтът от страната на входа ще бъде намален според съотношението на редукция. Например, за скоростна кутия с редуктор 10: 1, люфтът, добавен от съединителя на входната страна, ще бъде намален 10 пъти, когато се гледа от изходната страна на предавката.
Борба с реакцията - Как да премахнете реакцията?
След като описахме луфт на системно ниво, следващата ни стъпка е да определим дали конкретно приложение изисква допълнително намаляване на луфта. Ако грубо позициониране е приемливо, като например поставяне на кутии върху стека, по-нататъшно увеличаване на точността обикновено е ненужно. Ако приложението изисква точно позициониране или бързи времена за реакция, като например CNC машинен инструмент, който трябва да толерира милисекунди допустими отклонения във времето и хилядни от инча при движение, може да са необходими други методи за компенсиране на луфт, за да се избегне лошото покритие на повърхността.