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垂直應(yīng)用中需要考慮的五件事
在確定尺寸和選擇線性執(zhí)行器時(shí)，安裝方向是核心考慮因素之一。根據(jù)所使用的直線導(dǎo)軌的類型，一些執(zhí)行器可以支撐比側(cè)向負(fù)載更高的向下或提升負(fù)載，或者可以比滾動(dòng)力矩更好地處理俯仰和橫擺力矩 - 在評(píng)估垂直工作的執(zhí)行器時(shí)所有重要因素。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型也影響致動(dòng)器對(duì)垂直操作的適應(yīng)性。螺釘，無(wú)論是滾珠絲杠還是導(dǎo)螺桿，通常優(yōu)于皮帶或直線電機(jī)，用于垂直承載負(fù)載，但它們確實(shí)有一些限制。
與重力作斗爭(zhēng)（有時(shí)候）的獨(dú)特挑戰(zhàn)不僅僅是裝載。以下是設(shè)計(jì)師和工程師在選擇垂直工作線性執(zhí)行器時(shí)應(yīng)考慮的五個(gè)因素。
雖然負(fù)載放置和定向是在任何應(yīng)用中要檢查的參數(shù)之一，但值得強(qiáng)調(diào)的是以垂直方向安裝的執(zhí)行器。因?yàn)橹聞?dòng)器將在向上行程期間抵抗重力而在下行程中將受到重力的輔助，所以無(wú)論過(guò)程如何（例如，按壓，拉動(dòng)或運(yùn)輸），每種情況下的負(fù)載將是不同的。這不僅會(huì)影響導(dǎo)軌和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸承壽命，還會(huì)影響所需的電機(jī)扭矩。此外，啟動(dòng)和停止時(shí)負(fù)載上的重力會(huì)影響系統(tǒng)的慣性，這也會(huì)影響執(zhí)行器的選擇和電機(jī)的尺寸。
在垂直應(yīng)用中，通常建議在每個(gè)導(dǎo)軌上使用兩個(gè)軸承座。這確保了組件可以支持在加速和減速期間產(chǎn)生的俯仰和橫擺力矩載荷。類似地，使用具有兩個(gè)平行導(dǎo)軌的致動(dòng)器將使致動(dòng)器能夠處理由均勻分布的負(fù)載或由于該過(guò)程引起的外力引起的任何側(cè)傾力矩。如果空間允許，較好的方案是選擇使用兩個(gè)導(dǎo)軌的執(zhí)行器，每個(gè)導(dǎo)軌帶有兩個(gè)軸承座。
垂直應(yīng)用在向上和向下沖程中經(jīng)歷不同的加載條件。
在垂直應(yīng)用中使用滾珠絲杠或?qū)輻U時(shí)，滿載會(huì)產(chǎn)生軸向力，這會(huì)導(dǎo)致螺釘彎曲并最終在負(fù)載下彎曲。屈曲載荷由螺釘?shù)母恐睆?，無(wú)支撐長(zhǎng)度和端部軸承布置決定。端部軸承布置對(duì)屈曲載荷具有顯著影響。螺釘組件剛性越牢固，其允許的屈曲載荷就越高。例如，具有固定固定軸承布置的螺釘具有16倍的允許屈曲載荷，而不是具有固定自由端安裝的螺釘。
F c =最大壓縮載荷（N）
f b =最終軸承系數(shù)
d 1 =螺桿根部直徑（mm）
L =無(wú)支撐長(zhǎng)度（mm）
將螺釘與固定軸承一起布置在頂部將使螺釘處于張緊狀態(tài)，從而避免螺釘上的過(guò)大壓縮力。大多數(shù)滾珠或?qū)輻U執(zhí)行器都是由驅(qū)動(dòng)（電機(jī)）端的固定軸承構(gòu)成，但重要的是檢查軸承配置并確保執(zhí)行器的安裝方式使固定軸承位于頂部。
出于安全原因，螺釘在垂直應(yīng)用中優(yōu)于皮帶或直線電機(jī)，因?yàn)樗鼈冇兄诜乐关?fù)載在電機(jī)斷電時(shí)發(fā)生災(zāi)難性故障。但是，根據(jù)螺釘?shù)哪Σ亮Γ瑢?dǎo)程角和效率，它們可以并且通常會(huì)反向驅(qū)動(dòng)。（一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)螺桿由于效率較低而具有較低的反向驅(qū)動(dòng)傾向。）螺釘組件反向驅(qū)動(dòng)的可能性可通過(guò)計(jì)算后驅(qū)動(dòng)扭矩并將其與組件的摩擦力進(jìn)行比較來(lái)確定（拖動(dòng)螺母的扭矩，密封件的摩擦力和端部軸承的摩擦力。如果后驅(qū)動(dòng)扭矩小于組件的摩擦力，則負(fù)載不太可能導(dǎo)致反向驅(qū)動(dòng)。
T b =后驅(qū)動(dòng)扭矩（Nm）
F =軸向載荷（N）
P =螺釘導(dǎo)程（m）
η 2 =反向效率（0.8至0.9為滾珠絲杠）*
*后退駕駛時(shí)的效率通常低于正常操作的效率。務(wù)必檢查制造商的后驅(qū)動(dòng)效率規(guī)格。
大多數(shù)軸承和執(zhí)行器在所有四個(gè)側(cè)面都有潤(rùn)滑端口，主要是為了在有阻擋一個(gè)或多個(gè)端口的障礙物時(shí)容納通道。對(duì)于某些設(shè)計(jì)，組件的方向也決定了應(yīng)該使用哪個(gè)潤(rùn)滑端口。由于重力是潤(rùn)滑直線導(dǎo)軌上部軌道或螺釘最上部滾道的障礙，因此檢查制造商的垂直安裝潤(rùn)滑指南尤為重要。在許多情況下，制造商會(huì)建議不要在垂直應(yīng)用中使用油。對(duì)于脂潤(rùn)滑，組件通常具有特殊的計(jì)量潤(rùn)滑通道，以確保潤(rùn)滑脂到達(dá)所有關(guān)鍵表面。
垂直方向的執(zhí)行器具有以下優(yōu)點(diǎn)：液體污染通常會(huì)消失，從而降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。然而，非常細(xì)小的輕微顆粒，例如玻璃纖維和陶瓷粉末，更可能粘附在軸承表面上，并且簡(jiǎn)單地被端部密封“推”，導(dǎo)致污染物積聚并增加進(jìn)入軸承的風(fēng)險(xiǎn)。 。為確保垂直應(yīng)用中的保護(hù)，應(yīng)使用帶前密封和側(cè)密封的直線導(dǎo)軌。選擇具有自己的密封或覆蓋機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器（盡量是全接觸式密封而不僅僅是蓋板）可以提供額外的保護(hù)，防止空氣污染和液體污染。
與重力作斗爭(zhēng)（有時(shí)候）的獨(dú)特挑戰(zhàn)不僅僅是裝載。以下是設(shè)計(jì)師和工程師在選擇垂直工作線性執(zhí)行器時(shí)應(yīng)考慮的五個(gè)因素。
雖然負(fù)載放置和定向是在任何應(yīng)用中要檢查的參數(shù)之一，但值得強(qiáng)調(diào)的是以垂直方向安裝的執(zhí)行器。因?yàn)橹聞?dòng)器將在向上行程期間抵抗重力而在下行程中將受到重力的輔助，所以無(wú)論過(guò)程如何（例如，按壓，拉動(dòng)或運(yùn)輸），每種情況下的負(fù)載將是不同的。這不僅會(huì)影響導(dǎo)軌和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸承壽命，還會(huì)影響所需的電機(jī)扭矩。此外，啟動(dòng)和停止時(shí)負(fù)載上的重力會(huì)影響系統(tǒng)的慣性，這也會(huì)影響執(zhí)行器的選擇和電機(jī)的尺寸。
在垂直應(yīng)用中，通常建議在每個(gè)導(dǎo)軌上使用兩個(gè)軸承座。這確保了組件可以支持在加速和減速期間產(chǎn)生的俯仰和橫擺力矩載荷。類似地，使用具有兩個(gè)平行導(dǎo)軌的致動(dòng)器將使致動(dòng)器能夠處理由均勻分布的負(fù)載或由于該過(guò)程引起的外力引起的任何側(cè)傾力矩。如果空間允許，較好的方案是選擇使用兩個(gè)導(dǎo)軌的執(zhí)行器，每個(gè)導(dǎo)軌帶有兩個(gè)軸承座。
垂直應(yīng)用在向上和向下沖程中經(jīng)歷不同的加載條件。
在垂直應(yīng)用中使用滾珠絲杠或?qū)輻U時(shí)，滿載會(huì)產(chǎn)生軸向力，這會(huì)導(dǎo)致螺釘彎曲并最終在負(fù)載下彎曲。屈曲載荷由螺釘?shù)母恐睆?，無(wú)支撐長(zhǎng)度和端部軸承布置決定。端部軸承布置對(duì)屈曲載荷具有顯著影響。螺釘組件剛性越牢固，其允許的屈曲載荷就越高。例如，具有固定固定軸承布置的螺釘具有16倍的允許屈曲載荷，而不是具有固定自由端安裝的螺釘。
F c =最大壓縮載荷（N）
f b =最終軸承系數(shù)
d 1 =螺桿根部直徑（mm）
L =無(wú)支撐長(zhǎng)度（mm）
將螺釘與固定軸承一起布置在頂部將使螺釘處于張緊狀態(tài)，從而避免螺釘上的過(guò)大壓縮力。大多數(shù)滾珠或?qū)輻U執(zhí)行器都是由驅(qū)動(dòng)（電機(jī)）端的固定軸承構(gòu)成，但重要的是檢查軸承配置并確保執(zhí)行器的安裝方式使固定軸承位于頂部。
出于安全原因，螺釘在垂直應(yīng)用中優(yōu)于皮帶或直線電機(jī)，因?yàn)樗鼈冇兄诜乐关?fù)載在電機(jī)斷電時(shí)發(fā)生災(zāi)難性故障。但是，根據(jù)螺釘?shù)哪Σ亮Γ瑢?dǎo)程角和效率，它們可以并且通常會(huì)反向驅(qū)動(dòng)。（一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)螺桿由于效率較低而具有較低的反向驅(qū)動(dòng)傾向。）螺釘組件反向驅(qū)動(dòng)的可能性可通過(guò)計(jì)算后驅(qū)動(dòng)扭矩并將其與組件的摩擦力進(jìn)行比較來(lái)確定（拖動(dòng)螺母的扭矩，密封件的摩擦力和端部軸承的摩擦力。如果后驅(qū)動(dòng)扭矩小于組件的摩擦力，則負(fù)載不太可能導(dǎo)致反向驅(qū)動(dòng)。
T b =后驅(qū)動(dòng)扭矩（Nm）
F =軸向載荷（N）
P =螺釘導(dǎo)程（m）
η 2 =反向效率（0.8至0.9為滾珠絲杠）*
*后退駕駛時(shí)的效率通常低于正常操作的效率。務(wù)必檢查制造商的后驅(qū)動(dòng)效率規(guī)格。
大多數(shù)軸承和執(zhí)行器在所有四個(gè)側(cè)面都有潤(rùn)滑端口，主要是為了在有阻擋一個(gè)或多個(gè)端口的障礙物時(shí)容納通道。對(duì)于某些設(shè)計(jì)，組件的方向也決定了應(yīng)該使用哪個(gè)潤(rùn)滑端口。由于重力是潤(rùn)滑直線導(dǎo)軌上部軌道或螺釘最上部滾道的障礙，因此檢查制造商的垂直安裝潤(rùn)滑指南尤為重要。在許多情況下，制造商會(huì)建議不要在垂直應(yīng)用中使用油。對(duì)于脂潤(rùn)滑，組件通常具有特殊的計(jì)量潤(rùn)滑通道，以確保潤(rùn)滑脂到達(dá)所有關(guān)鍵表面。
垂直方向的執(zhí)行器具有以下優(yōu)點(diǎn)：液體污染通常會(huì)消失，從而降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。然而，非常細(xì)小的輕微顆粒，例如玻璃纖維和陶瓷粉末，更可能粘附在軸承表面上，并且簡(jiǎn)單地被端部密封“推”，導(dǎo)致污染物積聚并增加進(jìn)入軸承的風(fēng)險(xiǎn)。 。為確保垂直應(yīng)用中的保護(hù)，應(yīng)使用帶前密封和側(cè)密封的直線導(dǎo)軌。選擇具有自己的密封或覆蓋機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器（盡量是全接觸式密封而不僅僅是蓋板）可以提供額外的保護(hù)，防止空氣污染和液體污染。
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