特约编辑丹妮尔·柯林斯
您正在处理一个需要线性运动的应用程序——可能是一个取放装配系统，一条包装线，或者一个用于材料传输的龙门——但是从头开始设计您自己的执行器，采购各种部件，安装和校准组件，并实现一个维护系统并不是对您时间的有效利用。你开始看预先设计和预先组装的线性执行器，但有太多关于类型、尺寸和工作原理的选项，很难知道从哪里开始选择。
缩小范围的第一步是选择最适合您的应用程序的驱动机制。大多数制造商提供至少两种驱动选择，齿带和滚珠丝杠是最常见的，而气动和直线电机驱动服务于小众应用。下面是五个因素，将有助于指导您在两种最常见的执行机构类型-齿带和滚珠丝杠之间的选择。
1.行程长度
执行机构需要在一个方向上移动的距离，称为行程长度，是在选择滚珠丝杠或带传动时要考虑的第一个要求。滚珠丝杠执行机构的长度通常为1000毫米或更短，尽管更大直径的滚珠丝杠可以使用长度为3000毫米。这个极限由螺杆的临界速度决定。随着螺杆长度的增加，其临界速度，即螺杆开始遇到弯曲振动的速度，就会降低。简单地说，随着螺丝变长、转快，它开始像跳绳一样“抽动”。
对于带齿带传动的执行机构，拉紧皮带的能力限制了最大长度。通过使用更大的宽度(更多的接触面积)和更高的齿距的皮带，带传动执行机构通常被发现在需要行程长度为10到12米的应用中。
2.速度
选择执行器的第二个关键因素是速度。大多数带传动执行机构的最大速度是5米/秒。这一极限受导向系统的影响，该系统通常采用循环轴承。对于需要更高速度的应用，高达10米/秒，带传动可以与预装轮或凸轮滚子一起使用，而不是再循环轴承。
如上所述，在滚珠丝杠传动作动器中，随着长度的增加，临界转速减小。一般情况下，滚珠丝杠执行器在冲程长度小于1米的情况下可以达到1.5米/秒的速度。滚珠丝杠支架可以通过减少不受支撑的丝杠长度来提供额外的刚性，允许执行机构达到更高的速度和更长的长度。当考虑滚珠丝杠支架时，请咨询制造商，以帮助执行必要的速度和长度计算。
3.精度
精度广泛用于指行走精度(在运动过程中，马车或马鞍位于空间中的位置)，定位精度(执行器到达目标位置的距离)，或可重复性(执行器在每次行程中达到相同位置的距离)。虽然执行机构的结构、底座和安装对行程精度有很大影响，但定位精度和重复性是驱动机构的主要功能。
滚珠丝杠，特别是如果它们是预装的，由于其刚性，比带传动有更好的定位精度。然而，定位上的“不精确”可以在执行机构的控制系统中测量和补偿。因此，重复性(每次行程到达相同位置的能力)常常成为高精度应用中最重要的因素。对于高重复性，传动机构的刚度是至关重要的，使得预加载滚珠丝杠和螺母总成是更好的选择。
4.越来越多的
在某些情况下，执行机构安装的方向将决定哪一种驱动机构是最好的。带式和滚珠丝杠传动都适用于水平和倾斜安装方向，但需要垂直安装的应用需要更仔细的评估。
虽然每个垂直移动负载的系统都需要内置的安全机制，但在承载垂直负载时，滚珠丝杠传动通常被认为比皮带传动更安全。这是因为滚珠丝杠取决于负载、丝杆和系统中的摩擦力，在刹车失灵或系统遭受灾难性损坏时，滚珠丝杠不愿意反向驱动或“自由落体”。当在垂直应用中需要带传动执行机构时，应认真考虑外部制动器或配重。
5.维护
线性执行器失效的主要原因是缺乏润滑。滚珠丝杠和带传动执行机构都要求导轨系统定期润滑，但滚珠丝杠引入了另一个必须监测的组件，以确保适当的润滑。一些制造商已经解决了这个问题，提供终生润滑系统(在给定的负载、速度和环境下，寿命被定义为固定的运行距离或转数)，但许多应用程序超出了这些指定的参数，在预期寿命的某个时刻需要润滑。
尽管带传动执行机构的优点是需要维护的部件较少，但当环境中含有灰尘或碎片时，应寻找一种执行机构设计，将污染进入滑轮组外壳的可能性降到最低。这将确保滑轮轴承更长的寿命，并减少皮带本身的磨损。
皮带传动和滚珠丝杠传动都有性能优势。在做初步选择时，请记住，带传动通常是较长的stokes和高速的更好的选择，而滚珠丝杠传动更好的应用要求高重复性或垂直安装。在某些应用中，任一驱动机制都将满足上述标准。在这些情况下，制造商可以根据更高级的因素，如加速度、沉降时间或环境条件，指导您选择正确的执行器。
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