在我們生產設備,制造機器的生產過程中,會碰到一些比較奇怪的工況,就是運動速度非常的快,負載又有點重的,這個時候如果把平具或者與產品相接觸的部分都做成鋼的,是一種最好的選擇,便大傢都 清楚,但速度快瞭,鋼材就顯得不合適瞭。
原因就是速度的變化和慣性有關系,用牛頓的定律來說就是:物體有保持運動狀態的特性,顧名思義,就是說從靜止向運動變化和從運動向靜止變化的速度越劇烈,產生的慣性越大,這可就影響運動的精度瞭。
因為慣性,造成啟動的時候不能很快達到所需速度,這個倒還不至產生什麼特別嚴重的結果,但如果停不下來,就會跑多瞭行程,這樣子肯定難以滿足我們對精度的追求。
跟據慣性的計算方式和計算公式,可以得知,慣性和兩個特理量有關,一個是運動物的重量,另一個就是運動的速度,或者說轉動的半徑,半徑和速度成一定比例,因為轉動的半徑越小,速度肯定越快(按常用的傳動運動速度都是外圓的切線做為運動距離,也就是周長)。
運動速度不是很好改變的,改變之後就達不到使用要求,有一定的限制,而運動件的質量是比較容易改變的,同樣的尺寸大小,如果換成密度比較小的材料,自然重量就降下來瞭。
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通常我們會選擇用鋁來代替鋼材,因為鋁的密度隻有2.7,而鋼的是7.8,相差接近3倍,如果改用鋁,直接可以省掉2/3的重量,能滿足大部分的使用條件,所以我們通常在機器人的第六軸,或者第四軸,自搭建的軸是也是將運動軸上的負載全部搞成鋁,能有效改變其慣性。
鋁這種材料,我們在後面會專門鋁對其做一個專題,並不適合一些工況,比方說有沖擊,有較大的摩擦力作用於其表面上,用鋁就不是很合適,雖然鋁的陽極硬質氧化可有效改變其表面硬度,但作用比較小,能應對一些比較小摩擦的工況以及加緩沖的一些沖擊。
但對於高速運動,那摩擦力和沖擊不是一般的大,鋁這種質地比較松軟的材料就很難應對瞭,此時我們所說的主角就上場瞭,就是PEEK料,先介紹一下這個料的性能。
PEEK的密度是1.3,比鋁還輕一半,而其屈服極限是95MPa,45#的屈服極限也就355MPa,Cr12的也就是395MPa,熱處理後就不好說瞭,PEEK比鋁合金耐磨要強很多,屈服強度80-100MPa,相差不大。
此外,PEEK還具有耐高溫、自潤滑、易加工等鋁所不具備的特性,優勢不言自明,很多機械零部件上關鍵的位置都在使用,如汽車齒輪、油篩、換檔啟動盤;飛機發動機上面的一些零部件,洗衣機上面的轉輪、醫療器械上的內窺件都可以用。
基於PEEK料這些性能,所以在設備上面也是比較受歡迎,隻是價格有點難以忍受,畢竟600左右1公斤,聽起來會嚇跑一大半人。
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