Jak obliczyć współczynnik redukcji skrzyni biegów i wyjściowy moment obrotowy dla układów napędowych serwomotorów?

Wybrane przełożenie 1:10 było zbyt wysokie dla czasu indeksowania wynoszącego 0,8 sekundy, a moment obrotowy obciążenia był zaniżony o około 18 procent, po uwzględnieniu wydajności skrzyni biegów. Serwomotor, który osiągnie swój limit momentu obrotowego podczas przyspieszania, spowoduje wyłączenie napędu, pogorszenie dokładności pozycjonowania i przegrzanie reduktora. Rozwiązanie polega na zdyscyplinowanej sekwencji obliczeń, która obejmuje dopasowanie współczynnika, momentu obrotowego, wydajności i bezwładności przed złożeniem zamówienia.

Jakie znaczenie ma przełożenie redukcji i wyjściowy moment obrotowy w układach napędowych silników serwo

Przełożenie redukcyjne to iloraz prędkości wejściowej serwosilnika podzielonej przez prędkość wyjściową skrzyni biegów, natomiast wyjściowy moment obrotowy to siła obrotowa dostępna na wale wyjściowym po zastosowaniu efektu mnożnikowego tego przełożenia i sprawności mechanicznej skrzyni biegów.

Serwosilnik to urządzenie charakteryzujące się dużą szybkością i niskim momentem obrotowym, podczas gdy większość obciążeń maszyn wymaga ruchu o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym. Skrzynia biegów wypełnia tę lukę. Zrozumienie dokładnej zależności pomiędzy przełożeniem i momentem obrotowym jest podstawą każdej decyzji dotyczącej doboru, ponieważ określa, czy serwonapęd może przyspieszyć obciążenie w wymaganym czasie cyklu, nie przekraczając limitów prądu termicznego lub szczytowego.

Trzyetapowa metoda obliczania współczynnika redukcji

Aby obliczyć przełożenie redukcyjne dla układu napędu serwomotoru, potrzebne są trzy wartości: wymagana prędkość wyjściowa z czasu cyklu, prędkość znamionowa serwomotoru i wyjściowy moment obrotowy wymagany przez obciążenie.

Obliczanie wyjściowego momentu obrotowego po przełożeniu redukcji

Po ustaleniu przełożenia redukcyjnego oblicz dostępny moment obrotowy, mnożąc ciągły moment obrotowy serwomotoru przez przełożenie i sprawność skrzyni biegów.

Współczynnik wydajności ma znaczenie, ponieważ przekształca teoretyczne zwielokrotnienie momentu obrotowego w użyteczny moment obrotowy. Reduktor planetarny o sprawności 0,97 zapewnia o 3 procent większy wyjściowy moment obrotowy niż reduktor o sprawności 0,94 przy tym samym przełożeniu, co może zrobić różnicę w fazie przyspieszania trwającej 0,8 sekundy.

Dopasowany silnik serwo i skrzynia biegów: bezwładność, precyzja i luz

Obliczenie współczynnika to tylko połowa problemu z wymiarowaniem. Serwomotor musi również dynamicznie kontrolować odbitą bezwładność obciążenia, a luz skrzyni biegów musi mieścić się w tolerancji pozycjonowania maszyny.

Niedopasowanie bezwładności jest jednym z najczęściej pomijanych czynników. Odbita bezwładność obciążenia na wale silnika jest równa bezwładności obciążenia podzielonej przez kwadrat przełożenia redukcyjnego. W celu precyzyjnego sterowania serwomechanizmem zalecany jest stosunek bezwładności wirnika do obciążenia wynoszący 1:5 lub lepszy. Niższy współczynnik jest akceptowalny w przypadku wolniejszych osi, ale wyższy stosunek powoduje problemy z dostrojeniem wzmocnienia i może wywołać oscylacje podczas szybkiego zwalniania.

Osie automatyki, które wymagają wysokiego momentu obrotowego i kompaktowej instalacji, korzystają z reduktora planetarnego serii AHB, który obsługuje przełożenia od 3:1 do 100:1 i utrzymuje luz do 3 minuty łuku. Producenci tacy jak ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD. (BEITTO) konstrukcja o wysokiej wydajności przekładnia planetarna silnika serwo jednostek dla tych cykli pracy.

Reduktor przekładni planetarnej AHB o niskim luzie i wysokim momencie obrotowym Ten reduktor planetarny z przekładnią śrubową zapewnia niski luz poniżej 3 min kątowych, co zapewnia precyzyjne pozycjonowanie i wysoki moment obrotowy w kompaktowych osiach automatyki, a konstrukcja kołnierza umożliwia uniwersalny montaż silnika i bezobsługową pracę. Zobacz produkt →

W przypadku mechanizmów typu pick-and-place i indeksujących, które wymagają najniższego możliwego luzu i cichego ruchu, elastyczny reduktor biegów serii BSHF oferuje zakres przełożeń od 50:1 do 160:1 z luzem poniżej 1 minuty łuku.

Elastyczny reduktor biegów serii BSHF z wałem drążonym Oferując bezluzową konstrukcję i przełożenia od 50:1 do 160:1, ten lekki reduktor obsługuje mechanizmy pick-and-place i indeksujące przy cichym ruchu i wysokim momencie obrotowym w kompaktowym, współosiowym układzie. Zobacz produkt →

Tam, gdzie oś ruchu musi obracać się o 90 stopni bez konieczności dodawania oddzielnej skrzynki ukosowej, kątowy napęd planetarny serii ATR utrzymuje dokładność przełożeń przy niewielkich rozmiarach.

Reduktor prędkości napędu planetarnego kątowego 90 stopni ATR Ten prostokątny napęd planetarny zapewnia obrót o 90 stopni bez dodatkowych skrzynek ukośnych, zachowując dokładność przełożenia i wysoką sztywność dzięki łożyskom stożkowym, odpowiednim dla kompaktowych osi ruchu. Zobacz produkt →

Typowe błędy w doborze, które psują serwonapędy

Cztery błędy odpowiadają za większość wyłączeń przeciążeniowych i błędów pozycjonowania w układach napędowych serwomotorów.

1. Pomijając współczynnik efektywności: Mnożenie momentu obrotowego silnika przez samo przełożenie może zaniżyć wymagany moment obrotowy o 5 do 10 procent, co prowadzi do powstania zbyt małych napędów, które wyłączają się pod obciążeniem.
2. Wybór przełożenia tylko z prędkości: Przełożenie, które zapewnia prędkość, ale ignoruje odbitą bezwładność, może powodować oscylacje i błędy strojenia wzmocnienia.
3. Wybór niewłaściwej klasy luzu: Reduktor 10 arcmin w systemie pozycjonowania 0,01 mm nigdy nie zapewni wymaganej dokładności.
4. Przewymiarowanie reduktora: Reduktor o wartości znamionowej znacznie przekraczającej moment obrotowy silnika jest droższy, zwiększa odbitą bezwładność i obniża ogólną wydajność systemu.

Lista kontrolna szybkiego wyboru do celów zaopatrzenia

Skorzystaj z tej listy kontrolnej przed złożeniem zamówienia, aby zablokować system serwonapędu, który spełnia docelowe prędkości, moment obrotowy i dokładność bez ryzyka przeciążenia.

Często zadawane pytania dotyczące wymiarowania przekładni serwo

Jaki jest wzór na przełożenie skrzyni biegów?

Przełożenie redukcji = prędkość wejściowa silnika podzielona przez prędkość wyjściową skrzyni biegów. Serwomotor 3000 obr./min ze skrzynią biegów 10:1 wytwarza 300 obr./min na wale wyjściowym.

Jak obliczyć wyjściowy moment obrotowy serwomotoru ze skrzynią biegów?

Wyjściowy moment obrotowy = moment obrotowy silnika x stopień redukcji x sprawność skrzyni biegów. Serwomotor o momencie obrotowym 5 Nm poprzez przekładnię planetarną 10:1 przy sprawności 95% zapewnia moment obrotowy 47,5 Nm na wale wyjściowym.

Jak wybrać odpowiednie przełożenie redukcji dla układu napędu serwosilnika?

Zacznij od wymaganej prędkości wyjściowej i wyjściowego momentu obrotowego, a następnie oblicz stosunek na podstawie prędkości silnika. Sprawdź uzyskany moment obrotowy po zastosowaniu wydajności i sprawdź, czy współczynnik bezwładności pozostaje w użytecznym zakresie sterowania serwonapędu.

Jaka jest różnica między przekładniami planetarnymi i elastycznymi do układów serwo?

Reduktory planetarne zapewniają wyższą wydajność i gęstość momentu obrotowego, natomiast elastyczne reduktory zapewniają mniejszy luz i płynniejszy ruch przy niskich prędkościach. Wybierz przekładnię planetarną ze względu na nośność i elastyczną ze względu na precyzję lub dopasuj reduktor do dominujących wymagań osi.