Перейти к содержанию

Зубчатый ремень

В 3D-принтерах, плоттерах и станках шаговый двигатель двигает каретку через зубчатый ремень. Ремень не проскальзывает, поэтому перемещение за оборот двигателя точно задаётся шагом ремня и числом зубьев шкива.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Зубчатый ремень (синхронный ремень, timing belt) — гибкий ремень с поперечными зубьями, которые входят в канавки шкивов. В отличие от гладкого клинового ремня он не проскальзывает, поэтому ведомый шкив поворачивается синхронно с ведущим. Самые распространённые в настольной технике — ремни с шагом 2 мм, известные как GT2; в каталогах Gates их место занял профиль PowerGrip GT3.

Шаг и делительный диаметр

Gates определяет шаг ремня как расстояние между центрами соседних зубьев по делительной линии, а длину ремня — тоже по делительной линии. Делительный диаметр шкива равен шагу, умноженному на число канавок и делённому на π. Для шага 2 мм по каталогу Gates:

ШкивКанавокДелительный диаметрПеремещение ремня за оборот
2MR-17S170,426″ (10,82 мм)34 мм
2MR-18S180,451″ (11,46 мм)36 мм
2MR-19S190,476″ (12,10 мм)38 мм
2MR-20S200,501″ (12,73 мм)40 мм

Ремень 2MR-200 длиной 200 мм имеет 100 зубьев — длина делится на шаг.

Перемещение на шаг двигателя

Линейное перемещение каретки за оборот равно числу зубьев шкива, умноженному на шаг. С двигателем на 200 полных шагов на оборот (угол шага 1,8°) и шкивом на 20 зубьев полный шаг даёт 40 / 200 = 0,2 мм, а при микрошаге 1/16 — 0,0125 мм. Такой пересчёт делает калькулятор шагового двигателя, а передачу между двумя шкивами — калькулятор передаточного числа.

Точность и КПД

Синхронная ременная передача по Gates достигает КПД 98 %. Точность позиционирования ограничивают удлинение ремня, люфт между зубьями и канавками и деформация зубьев под нагрузкой; для систем «из точки в точку» главный из них — люфт.

Частые вопросы

Сколько миллиметров проходит ремень GT2 за оборот шкива на 20 зубьев?

Ремень за оборот смещается на число зубьев шкива, умноженное на шаг: 20 × 2 мм = 40 мм. Делительный диаметр такого шкива по Gates — 0,501 дюйма, около 12,73 мм, и π × 12,73 мм даёт те же 40 мм. С двигателем 200 шагов на оборот и микрошагом 1/16 получается 40 / 3200 = 0,0125 мм на микрошаг.

Чем GT2 отличается от ремня с трапецеидальным зубом?

Профиль зуба GT скруглённый, и Gates разрабатывала его для большего момента и меньшего люфта, чем у ремней HTD. В последних каталогах Gates ремни с шагом 2 и 3 мм идут под обозначением PowerGrip GT3, преемником GT2.

Почему каретка всё равно ошибается в положении?

По Gates, у ремённой передачи три источника ошибки: удлинение ремня под натяжением и нагрузкой, люфт между зубьями и канавками и деформация зубьев под моментом. Длинный ремень растягивается заметнее, поэтому натяжение и жёсткость важны так же, как точность шкивов.

Источники

  1. Gates. Light Power & Precision Drive Design Manual, catalog 17183 (1/2015) — ремни и шкивы с шагом 2 и 3 мм (2MR, 3MR; в этой редакции — PowerGrip GT3, преемник GT2); шкивы 2MR-17S…2MR-20S — 17–20 канавок, делительные диаметры 0,426, 0,451, 0,476 и 0,501 дюйма; ремень 2MR-200 — длина 200 мм, 100 зубьев
  2. Gates. PowerGrip GT3 Drive Design Manual, catalog 17195 (10/2014) — шаг ремня — расстояние между центрами соседних зубьев по делительной линии; длина ремня — по делительной линии; синхронный ремень не проскальзывает, КПД правильно спроектированной передачи до 98 %; ошибки позиционирования — удлинение ремня, люфт и деформация зубьев

Нашли ошибку?

Смотрите также