Зубчатые ремни, какие бывают, какой выбрать
Timing belts, synchronous belts, toothed belts.
Передачи с использованием зубчатого ремня позволяют точно позиционировать положение в пространстве, а также имеют высокие нагрузочные характеристики (по сравнению с плоским ремнем), благодаря зацеплению зубьев на ремне с зубьями на шкиве в точке их соприкосновения.
Характеристики зубчатых ремней
Базовые характеристики:
- крутящий момент (нагрузка на ремень) - определяется силой трения, на него влияет обшая площадь контакта зубьев, размер зуба и угол его наклона
- точность позиционирования - определяется зазором между зубьями в процессе смыкания - чем меньше зазор, тем меньше вероятность отклонений при смыкании
Остальные характеристики: скорость, шумность, вибрации при работе, сопротивляемость проскальзыванию
Профили зубчатых ремней. Как форма зуба ремня влияет на его характеристики.
Как зубья сцеплены (площадь контакта, высота зуба) и как проходит смыкание зубьев в процессе движения определяется формой его профиля.
Эти характеристики противоположны друг другу - увеличение площади контакта тянет за собой увеличение размера зуба, а увеличение размера зуба требует больше пространства для вхождения и выхода из зацепления.
Существует два "противоположных" по геометрии и характеристикам базовых профиля:
- Трапецеидальный профиль - плотное и точное смыкание
- Круглый профиль - увеличенная площадь контакта
Вариации форм между первыми двумя дают так называемый скругленный профиль.
Распределение нагрузки на ремень в зависимости от формы зуба
Как видно на рисунке, нагрузка на зуб трапецеидального ремня приходится на нижнюю часть зуба на границе соприкосновения с шкивом, а у круглого распределена по всему объему. Это означает, что ремень круглой формы лучше справится с нагрузкой, а трапецеидальный будет быстрее изнашиваться.
Выводы:
- Трапецеивидные - более точное позиционирование, меньшая нагрузка, больше шума, быстрее износ.
- Круглые - меньше точность позиционирования, большая нагрузка и большая скорость, тихая работа.
- Скругленные - различные балансы между точностью и нагрузкой.
Характеристики популярных ремней. Какой ремень выбрать (2GT, GT2, MXL, HTD, T2.5, T5 и тп).
Плоскозубчатые ремни с трапециевидным профилем (MXL, XL, L, H, XH, XXH, T, AT): высокая точность позиционирования, склонны к вибрации.
Круглый профиль (HTD, High Torque Drives, передачи с высоким крутящим моментом): высокий крутящий момент, сопротивляемость проскальзыванию, шумность при работе.
Скругленный профиль (GT2, 2GT, GT): хорошая точность позиционирования, хороший крутящий момент, высокая скорость, сопротивляемость проскальзыванию, шумность при работе.
Если не хотите заморачиваться - выбирайте серию GT (2GT, GT2) - это универсальный ремень с хорошими показателями по всем характеристикам.
Выбор ремня для 3D-принтера. Выбор ремня для ЧПУ-станка.
Отличное решение для 3D-печати - тот же самый ремень GT2. Альтернативный вариант, который даст больше точности - плоскозубчатый ремень, к примеру MXL, если готовы мириться или бороться с остальными его недостатками.
Использовать зубчатый ремень для ЧПУ-станка сомнительное решение, но если вы собираете маленький пробный станочек на быструю руку, то попробуйте ремни GT2 или HTD.
Почитать
- http://www.sdp-si.com/PDFS/Technical-Section-Timing.pdf
- http://file.lasersaur.com/docs-thirdparty/The_World_of_Timing_Belts.pdf
- https://www.pfeiferindustries.com/timing-belt-tooth-profile-comparison-i-20-l-en.html
- https://www.pfeiferindustries.com/technical-i-7-l-en.html
- https://www.linearmotiontips.com/which-timing-belt-tooth-profile-should-i-use-trapezoidal-curvilinear-or-modified-curvilinear/
- http://blog.misumiusa.com/tag/timing-belt/