Зубчатые ремни из полиуретана и стали?

Я не верю, что стандартные резиновые/пластиковые ремни имеют какое-либо значительное растяжение с течением времени, а также они не растягиваются под действием силы приводного двигателя во время ускорения (и в любом случае экструзия происходит в основном в условиях установившейся скорости).

Хотя я предполагаю, что возможно, что армированный сталью ремень может иметь более длительный срок службы, замена ремня происходит быстро и дешево, так зачем беспокоиться?

[включение комментариев] Я подозреваю, что стандартные ремни, например, поставляемые с наборами клонов Prusa, переживут нас, простых смертных. Они могут перемещать всю печатный стол+нагреватель, поэтому большая печатающая головка не является проблемой.

Обычная проблема с любым материалом ремня заключается в обеспечении отсутствия значительного провисания (что приводит к люфту/гистерезису), и изменение материала не поможет или не повредит системам управления натяжением.

Ремни бывают в нескольких составах. На этой странице из McMaster-Carr перечислены несколько типов ремней. Основными материалами (резиной) являются неопрен и уретан, со стекловолокном, кевларом и стальной арматурой. Я бы предложил потратить некоторое время на их изучение, сравнение спецификаций и обоснование вашего выбора в соответствии с потребностями вашего приложения.

Я использовал 1/4" широкую серию MXL, вырезанную по длине в моей машине. Я еще не видел проблем с износом или растяжением и еще не делал высокоскоростных снимков в поисках динамического растяжения. ИМО, у меня большая проблема с длиной ремня, резонирующего, как гитарная струна, чем с длиной ремня. Податливость, необходимая для резонанса, может исходить не только от ремня, но и от механической системы, к которой он крепится. В некоторых случаях слегка эластичный ремень может гасить колебания, которые в противном случае были бы вызваны импульсными силами, приложенными к раме принтера.

Вопрос в том, для чего вы хотите использовать пояс.

Все ремни подвержены нагрузкам, когда они вращаются вокруг двигателя и направляющих, передач и изгибаются. Они будут съедены, поскольку они подвержены трению о детали, они будут растягиваться, поскольку они подвержены напряжению. Все это накладывает тот или иной стресс на ремень. Все, что подвержено стрессу, изнашивается. И по мере того, как он изнашивается, он будет разрушаться. Вопрос только в том, какова ваша ожидаемая продолжительность жизни? Продолжительность жизни опять-таки зависит от того, как используется ремень, поэтому использование определяет срок службы ремня.

Каждый тип ремня имеет приложение, для которого он предназначен. Радиус изгиба, который должен быть сохранен, механизм, с которым он должен использоваться, нагрузка, которую он должен перемещать, напряжение, которое он должен поддерживать, и срок службы, который он, как ожидается, будет служить.

Давайте кратко рассмотрим некоторые приблизительные идеи о том, что

мягкий резиновый пояс без добавок

Обычно это плохой выбор для принтеров, но иногда они могут быть в очень дешевых наборах. У этого вида ремня есть применение. Он предназначен для действительно низких нагрузок, он может работать на жестких изгибах в течение длительного времени и обеспечивает превосходное самонапряжение с помощью всего лишь очень короткого натяжного устройства. С другой стороны, большинство резин плохо переносят тепло, сильно растягиваются, быстро изнашиваются и могут перемещать только легкую нагрузку. Если он трется о стоящий предмет, он ужасно скрипит.

пояс средней прочности, несколько эластичный, армированный волокнами

Стандартный ремень, который мы часто получаем с наборами принтеров. волокна уменьшают способность материала к растяжению, обеспечивая при этом некоторое самонапряжение (в зависимости от волокон). Эти свойства позволяют перемещать средние нагрузки, но более твердый материал требует немного больших диаметров изгиба (не слишком больших, но измеримых!). Когда деталь трется о стоячую поверхность, звук будет не таким ужасным, но более жесткая резина может начать сбриваться, сломать зубы и разрушить ремень через некоторое время. Типичное усиление выполняется тканью, обычно хлопком, поэтому существуют некоторые ограничения на то, сколько они могут выдержать.

армирование арамидными волокнами

Некоторые волокна лучше, чем другие, подходят для наших применений из-за того, как они растягиваются и укрепляют его. Арамидные волокна, например, лучше, чем ткань. Некоторые считают, что их невозможно изнашивать из-за напряжения только в приложениях для 3D-печати, но это не совсем так. Они по-прежнему растягиваются при больших нагрузках или на достаточно длинных длинах, что может быть проблемой (или стать проблемой). Они также все еще могут быть измельчены трением (и теплом). Для профессиональной машины ожидаемый срок службы довольно приятный. Тем не менее, они хороши, но только настолько, насколько хороша используемая резина и при правильной установке. Также обычно существует два типа волокон: длинные волокна и короткие волокна. Длинные волокна имеют несколько более равномерное поведение при растяжении, в то время как короткие волокна имеют совершенно другое поведение при растяжении. Последний тип рассматривается в научных статьях, таких как Инь, Чжоу, Лу и др.

жесткий пояс, армированный волокнами

Давай возьмем... Эм... зубчатый ремень из машины. Я думаю, что некоторые из них усилены арамидом, старые на тканевых сердечниках, большинство современных, которые я знаю, усилены сталью. Это несколько трудно. По дизайну он сделан так, чтобы выдерживать сильное напряжение на высоких скоростях. Для твердой резины требуются несколько большие радиусы изгиба, но это легко дается зубчатыми передачами, и большие зубья не легко ломаются. В течение жизни он будет медленно растягиваться из-за температуры, с которой он столкнется, пока в какой-то момент он не станет слишком рыхлым или потеряет слишком много зубов, так как параметры больше не соответствуют зубам, и они стираются. Он создан для обеспечения высокого крутящего момента и может перемещаться - если что-то подобное использовалось на машинке, похожей на принтер (например, на большом станке с ЧПУ), тяжелая нагрузка в течение длительного времени, но машину необходимо изготовить соответствующим образом.

стальная армированная лента

Сталь становится жестче. Стальные подкрепления обычно сводят параметр растяжения к абсолютному минимуму за счет увеличения их минимального изгиба и дополнительного веса. Их можно использовать для перемещения очень тяжелых грузов без ослабления ремня, так как он просто не может растянуться, чтобы дать слабину на нижней стороне петли ремня при приложении усилий. Стальные ремни в значительной степени сверхмощные. Если вы можете работать с радиусами изгиба, принадлежащими им (как уже говорилось, обычно немного большими, чем у аналогичного армированного волокном), вы можете использовать эти свойства, например, в фрезерном станке с ЧПУ с полным шпинделем или при перемещении очень тяжелых инструментальных головок.

армированное углеродным волокном

А еще есть сверхпрочное углеродное волокно. Его едва можно растянуть (сталь менее эластична), что делает эти ремни очень жесткими в отсеке для растяжки и обеспечивает чрезвычайно длительный срок службы в большинстве условий. По сравнению со сталью, они могут работать с гораздо более жесткими радиусами. Обычно они соединяются с уретанами, чтобы получить высокую износостойкость к истиранию. Самый большой недостаток: их цена.

Ленточные материалы

Силикон

Силикон мягкий, но стойкий к высоким температурам, но не любит абразивные силы.

Уретане

Уретаны не лучше всего справляются с высокой температурой, но они могут выдерживать абразивные воздействия. Они также не создают пыль так же, как другие каучуки.

Неопрен

Наиболее интересной особенностью неопреновых ремней является их пониженный шум при работе.

Недавно я сменил стандартные ремни на своем Prusa MK3 на неопреновые ремни E3D, усиленные арамидным волокном. Эти ремни действительно прочные и их трудно разрезать даже качественным боковым резаком! У них гораздо более гладкая поверхность и гораздо больше арамидных волокон, чем у стандартных ремней.

До изменения ремень на оси X скручивался при изменении направления, теперь он идет прямо и плавно. Качество поверхности немного улучшилось, рябь стала меньше и более регулярной. В целом небольшое, но заметное улучшение

P.S. Я использую натяжители ремня как по оси x, так и по оси y.

У меня были действительно серьезные проблемы с полиуретановыми ремнями GT2 (в том числе усиленными сталью), при большом натяжении они внезапно разрушаются с большим изменением геометрии в каком-то положении. Когда их снимают, они выглядят скрученными. Похоже, что какие-то армирующие провода просунули внутрь полиуретанового корпуса ремня.

После перехода на резиновые ремни GT2 (усиленные стекловолокном) У меня никогда не было проблем, связанных с ремнями. Я могу сказать, что резиновые ремни GT2 не претерпели заметных изменений в геометрии за многие годы постоянного использования при высоком напряжении пружины.