Муфта для крокового двигуна: кулачкова, жорстка чи мембранна, вибір розміру і монтаж

Муфта з’єднує вал крокового двигуна з ходовим гвинтом і передає на нього кожен крок. Від її типу залежить, чи буде у осі люфт при реверсі, чи переживуть підшипники двигуна невелику неспіввісність і чи не почне вісь резонувати на розгоні. Нижче розібрано кулачкову, жорстку і мембранну муфти, як обрати розмір за валами і моментом і як поставити муфту так, щоб не перевантажити підшипники.

Три типи муфт

Кулачкова із зірочкою

Кулачки двох напівмуфт входять у проміжки між променями поліуретанової зірочки, і момент передається через стиснення поліуретану. Зірочка гасить вібрації і поштовхи при розгоні та реверсі, допускає невелику неспіввісність, але піддатлива на кручення: під навантаженням напівмуфти трохи провертаються одна відносно одної. Приклад: кулачкова муфта 8-8 мм D25L30.

Жорстка

Між валами немає пружного елемента, тому жорстка муфта D25L40 не має кутового люфту і не закручується: поворот вала двигуна передається на гвинт без запізнення. Зворотний бік: будь-яка неспіввісність перетворюється на згинальне навантаження на підшипники двигуна й опору гвинта. Жорстку муфту ставлять, коли двигун на жорсткому кронштейні і гвинт в опорах на одній базі, і їх можна виставити точно співвісно.

Мембранна

Напівмуфти з’єднані пакетом тонких сталевих пластин. Пластини жорсткі на кручення, але гнуться зі своєї площини, тому мембранна муфта не має люфту, як жорстка, і при цьому компенсує невелику кутову неспіввісність і осьове зміщення. Одинарна мембранна муфта D34L32 працює як один шарнір і паралельне зміщення осей не компенсує. Для цього потрібна подвійна мембранна муфта D34L45: два пакети мембран дають два шарніри.

Як обрати розмір

1. Діаметри отворів за валами: перша цифра для вала двигуна, друга для гвинта. NEMA 17 має вал 5 мм, NEMA 23 8 мм, NEMA 34 14 мм; хвостовик гвинта 8, 10 або 12 мм. Муфту не розточують і не підкладають фольгу: вал має входити в отвір свого діаметра.
2. Момент: муфта має передавати повний момент двигуна із запасом, інакше при упорі або різкому розгоні прослизає хомут або руйнується зірочка. Для двигуна 3 Н·м кулачкову муфту D25L30 міняють на D30L40 з більшими кулачками.
3. Кріплення: розрізний хомут обтискає вал по колу і не залишає вм’ятин. Стопорний гвинт тисне в одну точку і з часом розбиває посадку.
4. Довжина: вона визначає відстань між кріпленням двигуна і опорою гвинта, її закладають у конструкцію осі.

Монтаж

1. Виставте двигун по осі гвинта до затягування муфти.
2. Надіньте муфту на обидва вали, затягніть хомут на одному валу і перевірте, що другий вал входить у муфту вільно, без бокового зусилля. Якщо вал доводиться заводити із зусиллям, двигун зміщений, і його виставляють заново.
3. Вставляйте вали на однакову глибину; торці валів не мають упиратися один в одного чи в зірочку.
4. Затягніть другий хомут і проверніть гвинт рукою на весь хід: зусилля має бути рівномірним, без тугих місць.

Мембранну муфту не тягнуть за одну напівмуфту і не використовують для виправлення великої неспіввісності: тонкі пластини перегинаються і тріскаються.

Ознаки проблеми з муфтою

• Розмір деталі йде після кожного реверсу: прослизає хомут або зношена зірочка. Мітка маркером через вал і муфту покаже прослизання.
• Двигун гріється з боку вала, чути гул на обертах: неспіввісність навантажує підшипники.
• Пропуск кроків при розгоні. Якщо муфта в порядку, причина у струмі або прискоренні; налаштування описано в статті драйвер TB6600: налаштування струму і мікрокроку.

Часті запитання

Чи можна поставити шланг або пружинну муфту?

Для пробного запуску можна, для роботи ні: шланг і спіральна пружина закручуються під моментом, і вісь втрачає точність при кожному реверсі.

Яку муфту ставити на ШГП?

Якщо двигун і гвинт стоять на спільній жорсткій базі, жорстку або мембранну. Якщо співвісність неідеальна, подвійну мембранну. Кулачкова підходить, коли важливіше гасити вібрації, ніж прибрати закручування.