摩擦传动的特点

高刚性

许多人认为摩擦传动容易打滑且刚性不足。然而，现代摩擦传动系统通过创新设计和优质材料，能有效满足高载重和高刚性的需求。许多先进的重载赤道仪正是采用这一技术，展现出卓越的性能。例如，JTW P75赤道仪自重35kg，有效载重75kg，而MUSE 200更是高达100kg，这些数据充分说明了摩擦传动在高刚性和承重能力方面的能力。
摩擦传动的核心在于摩擦力计算，在计算“打滑”的场景下，一般都使用静摩擦公式 Fₑ = μ × Fₙ 表示，其中 Fₑ 是摩擦力，μ 是摩擦系数，Fₙ 是正压力。为了确保系统在高负载下不会打滑，工程师使用高强度特种钢材，并通过后处理工艺提升硬度，使其具备强度、耐磨和防腐等特性，从而能够在高压力条件下长期稳定工作。以钢-钢为例（干摩系数0.5），假设轴径8mm，轮直径300mm，施加100kg压力，此时产生锁定扭矩可达58Nm。因此，摩擦传动不仅具备高刚性，还能够有效应对风力和负载变化，保持长期稳定运行。不必过分担心打滑问题。

零背隙特性
摩擦传动具有零背隙特性，它依赖于摩擦副之间的紧密接触，而非齿轮啮合的间隙。一个典型的例子是在电子显微镜的或投影测量仪载台调整装置采用滚动摩擦传动，由于没有齿轮啮合间的自由行程，定位精度能够保持在微米级别甚至更高。零背隙特性也确保了导星指令在机械传递过程中不会出现偏差。这意味着无论是制定的跟踪指令还是细微的调整，都不会因齿轮啮合间隙导致位置偏移。此外，高响应能力也是摩擦传动的重要优势。依托于摩擦副之间的紧密接触，补偿动作的执行不会因弹性传动（如皮带轮等）而滞后，这种即时反应能力确保了在恶劣视宁度或重载情况下，赤道仪能够迅速追踪被导星，从而实现精确跟踪。因此，零背隙特性在任何需要高精度、无间隙调整的场合中都是一种重大优势。

传动平稳性
摩擦传动的平稳性不仅依赖于摩擦副之间的连续接触，还与制造工艺和几何设计密切相关。摩擦副通常由高精度加工的光滑圆柱或圆盘组成，这些部件在制造过程中经过精密的表面处理工艺，如磨削或抛光，确保表面光滑且平整。这种高精度加工工艺减少了表面微观凸起引发的振动，使动力传递过程更加平稳。圆形几何结构使接触点在整个旋转过程中均匀分布，避免了周期性冲击，确保系统能够平滑运行。天文望远镜需要避免微小的机械误差对观测结果的影响，而摩擦传动提供了无振动、无突跳的连续动力传递，确保望远镜能够精准平滑地跟踪远距离天体，捕捉微弱光线。这种平稳性对于确保系统的精度和运行稳定性至关重要。

图：摩擦赤道仪5分钟跟踪PE数据

易维护性
摩擦传动系统的易维护性使其在高精度应用中尤为受欢迎，相比传统机械传动装置，它提供了显著优势。首先，摩擦传动在控制失效后，通常不会造成设备的严重损毁或安全事故。在赤道仪的应用中，若控制失效导致望远镜与脚架发生干涉，系统会表现为打滑而非剧烈的冲击力。这一特性有效降低了意外事故的风险，保护设备和操作人员的安全。
其次，摩擦传动系统不需要像蜗轮蜗杆那样进行润滑维护。由于摩擦副通常设计为干摩以保持最大摩擦力，因此不需要定期涂油。此外，摩擦传动避免了传统皮带传动的磨损和失效问题，省去了定期更换皮带的需求及相关的风险。即使摩擦系统出现磨损问题，用户也可以通过简单的参数调整来解决，而不必重新更换减速机相关零部件，这进一步提升了系统的可维护性和经济性。

图：ATR赤道仪，国内第一款摩擦传动赤道仪，2016年售价￥59800

尽管摩擦传动展现出许多优点，但也并非没有缺点：
重量与体积：摩擦盘通常需要较高的强度，同时力矩与摩擦盘的外径大小正相关。这意味着必须得使用钢材等重材料，从而导致整个赤道仪的重量较重、体积较大。这在需要高便携性的场合可能成为限制因素。
为此，设计时可因地制宜，可将设备安置在固定观测点例如，大型天文台、科研机构或天文爱好者的固定观察位置，重型赤道仪能够稳定运行，而无需考虑便携性的问题。

微观滑动损失：由于材料表面在微观层面不可避免地存在不规则性，同时任何物体也不是真正的“刚体”，因此在实际使用中会发生微小滑移，尤其在速度变化的情况下。这种微观滑动可能导致定位准确性下降。
为减少此问题，设计时应考虑降低加速度，增加预压力等措施，使摩擦力能够有效“驾驭”设备的惯性力，从而提升系统精度。

图：南方天文稻城天文台