Перейти к содержанию

Люфт в передаче

Если повернуть выходной вал редуктора рукой при неподвижном двигателе, он немного проворачивается свободно. Это люфт: из-за него привод при смене направления сначала выбирает зазор и только потом начинает двигать нагрузку.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Люфт (backlash) — свободный ход в механической передаче: угол или перемещение, на которое ведущее звено поворачивается без движения ведомого при смене направления. Причина — зазор между зубьями шестерён или между зубьями ремня и канавками шкива. Зазор нужен, чтобы зубья входили в зацепление и выходили из него без заклинивания, поэтому совсем без люфта обычная передача не работает.

Где он проявляется

  • При реверсе. Привод сначала выбирает зазор и только потом начинает двигать нагрузку. Положение выхода зависит от того, с какой стороны к нему подошли — похоже на гистерезис.
  • В покое. Выходной вал можно провернуть рукой в пределах зазора, и нагрузка с переменным моментом «болтается».
  • В замкнутом контуре. Если датчик стоит на валу двигателя, регулятор не видит люфта; если на выходе — зазор вносит нелинейность и может раскачать систему.

Люфт в зубчатом ремне

Gates в руководстве по ремням PowerGrip GT3 называет три источника ошибки позиционирования ременной передачи: удлинение ремня, люфт и деформацию зубьев. Для систем, которые перемещаются из одного неподвижного положения в другое, главный из них — люфт. Его величина зависит от профиля зуба:

Профиль GatesЛюфт
PowerGrip Timing (трапецеидальный)относительно малый
PowerGrip HTDзначительный
PowerGrip GT3между Timing и HTD, при заметно большем допустимом моменте

Подробнее о ремнях — в статье о зубчатом ремне.

Люфт в редукторе

У многоступенчатого редуктора своё зацепление и свой зазор есть в каждой ступени, и на выходном валу они проявляются вместе; чем больше ступеней даёт нужное передаточное число, тем больше мест, где набирается свободный ход. Значение публикуют не все: например, для сервопривода постоянного вращения Feetech FS5106R с редуктором 1/210 в спецификации указан люфт 0,5°. Если точность важна, люфт измеряют на собранном механизме индикатором или по датчику на выходном валу.

Частые вопросы

Почему люфт мешает только при смене направления?

Пока привод крутится в одну сторону, зубья прижаты одной стороной профиля, и зазор не проявляется. При реверсе ведущее звено сначала проходит зазор до противоположной стороны зуба, и всё это время выход стоит. Поэтому люфт виден как запаздывание при реверсе и как свободный ход вала при неподвижном двигателе.

Сколько составляет люфт в недорогом сервоприводе?

Например, у Feetech FS5106R в спецификации указан люфт 0,5° на выходном валу при передаточном отношении 1/210. Многие производители хобби-приводов это значение не публикуют, и его приходится измерять.

Как уменьшить влияние люфта?

Подходить к целевому положению всегда с одной стороны, предварительно нагружать передачу пружиной или постоянным моментом, ставить датчик положения на выход, а не на вал двигателя. У ременной передачи важен профиль зуба: Gates отмечает, что специальные меры против люфта повышают износ и шум ремня.

Источники

  1. Gates. PowerGrip GT3 Drive Design Manual, catalog 17195 (10/2014) — Engineering Data, Registration: три главных источника ошибки позиционирования ременной передачи — удлинение ремня, люфт и деформация зуба; в статическом позиционировании главный фактор — люфт; люфт — зазор между зубьями ремня и канавками шкива, нужный для плавного входа и выхода зубьев, зависит от профиля; у Timing (трапецеидальный зуб) люфт относительно мал, у HTD значителен, у GT3 — между ними; уменьшение люфта специальными мерами повышает износ и шум
  2. Feetech. FS5106R Product Specification, edition A/0 (2021-07-29), копия на сайте Pololu — п. 6-10: передаточное отношение редуктора 1/210; п. 6-11: люфт 0,5°
  3. Parallax Inc. Parallax Standard Servo (#900-00005) Product Guide, v3.0 (8/10/2022) — шестерни из POM (полиацеталь) высокой точности, по заявлению производителя — плавная работа без люфта

Нашли ошибку?

Смотрите также