Как рассчитать передаточное число коробки передач и выходной крутящий момент для систем сервопривода?

Выбранное соотношение 1:10 было слишком высоким для индексного времени 0,8 секунды, а момент нагрузки был занижен примерно на 18 процентов с учетом эффективности коробки передач. Серводвигатель, достигший предела крутящего момента во время ускорения, отключит привод, ухудшит точность позиционирования и перегреет редуктор. Решение заключается в упорядоченной последовательности вычислений, которая учитывает согласование передаточного числа, крутящего момента, эффективности и инерции до размещения заказа на поставку.

Что означают передаточное число и выходной крутящий момент в системах сервопривода

Передаточное число представляет собой частное отношение входной скорости серводвигателя к выходной скорости коробки передач, а выходной крутящий момент представляет собой силу вращения, доступную на выходном валу после применения мультипликативного эффекта этого передаточного числа и механического КПД коробки передач.

Серводвигатель — это высокоскоростное устройство с низким крутящим моментом, в то время как большинство нагрузок на машину требуют низкоскоростного движения с высоким крутящим моментом. Коробка передач устраняет этот пробел. Понимание точной взаимосвязи между передаточным отношением и крутящим моментом является основой каждого решения по согласованию, поскольку оно определяет, сможет ли сервопривод ускорить нагрузку в течение требуемого времени цикла, не превышая пределов теплового или пикового тока.

Трехэтапный метод расчета коэффициента сокращения

Чтобы рассчитать передаточное число для системы привода серводвигателя, вам нужны три значения: требуемая выходная скорость из времени цикла, номинальная скорость серводвигателя и выходной крутящий момент, требуемый нагрузкой.

Расчет выходного крутящего момента после передаточного отношения

Как только передаточное число будет зафиксировано, рассчитайте доступный выходной крутящий момент, умножив постоянный крутящий момент серводвигателя на передаточное число и эффективность коробки передач.

Коэффициент эффективности имеет значение, поскольку он преобразует теоретическое увеличение крутящего момента в полезный крутящий момент. Планетарный редуктор с КПД 0,97 обеспечивает на 3 процента больший выходной крутящий момент, чем редуктор с КПД 0,94 при том же передаточном отношении, что может иметь значение на этапе ускорения, который занимает 0,8 секунды.

Согласование серводвигателя и коробки передач: инерция, точность и люфт

Расчет соотношения — это только половина проблемы определения размера. Серводвигатель также должен динамически контролировать инерцию отраженной нагрузки, а люфт коробки передач должен оставаться в пределах допуска позиционирования машины.

Несоответствие инерции является одним из наиболее упускаемых из виду факторов. Отраженная инерция нагрузки на валу двигателя равна инерции нагрузки, деленной на квадрат передаточного числа. Для точного сервоуправления рекомендуется соотношение инерции ротора к нагрузке 1:5 или лучше. Более низкое передаточное число приемлемо для более медленных осей, но более высокое передаточное число вызывает проблемы с настройкой усиления и может вызвать колебания во время быстрого замедления.

Оси автоматизации, требующие высокого крутящего момента и компактной установки, выигрывают от планетарного редуктора серии AHB, который обеспечивает передаточные числа от 3:1 до 100:1 и удерживает люфт до 3 угловых минут. Такие производители, как ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD. (BEITTO) дизайн высокоэффективный планетарный редуктор серводвигателя единиц для этих рабочих циклов.

Планетарный редуктор AHB с низким люфтом и высоким крутящим моментом Этот планетарный редуктор с косозубой передачей обеспечивает низкий люфт менее 3 угловых минут для точного позиционирования и высокий крутящий момент в компактных автоматических осях, а также конструкцию фланца для универсального монтажа двигателя и эксплуатации, не требующей технического обслуживания. Посмотреть продукт →

Для механизмов перемещения и индексации, требующих минимально возможного люфта и бесшумного хода, гибкий зубчатый редуктор серии BSHF предлагает диапазон передаточных чисел от 50:1 до 160:1 с люфтом менее 1 угловой минуты.

Гибкий зубчатый редуктор серии BSHF с полым валом Этот легкий редуктор отличается безлюфтовой конструкцией и передаточными числами от 50:1 до 160:1 и поддерживает механизмы захвата и индексации с бесшумным ходом и высоким крутящим моментом в компактной коаксиальной компоновке. Посмотреть продукт →

Там, где ось движения должна поворачиваться на 90 градусов без добавления отдельной конической коробки, прямоугольный планетарный привод серии ATR обеспечивает точность передаточного числа при компактных размерах.

Редуктор скорости планетарного привода с прямым углом 90 градусов ATR Этот прямоугольный планетарный привод обеспечивает поворот на 90 градусов без дополнительных конических коробок, сохраняя точность передаточного числа и высокую жесткость благодаря коническим роликоподшипникам, подходящим для компактных осей движения. Посмотреть продукт →

Распространенные ошибки при выборе размеров, которые приводят к поломке сервоприводов

Четыре ошибки являются причиной большинства отключений по перегрузке и ошибок позиционирования в системах серводвигателей.

1. Игнорирование коэффициента полезного действия: Умножение крутящего момента двигателя только на передаточное отношение может занизить требуемый крутящий момент на 5–10 процентов, что приведет к тому, что приводы недостаточной мощности отключатся под нагрузкой.
2. Выбор передаточного числа только по скорости: Передаточное число, которое удовлетворяет скорости, но игнорирует отраженную инерцию, может вызвать колебания и сбои настройки усиления.
3. Выбор неправильного класса люфта: Редуктор на 10 угловых минут в системе позиционирования 0,01 мм никогда не обеспечит требуемую точность.
4. Увеличение размера редуктора: Редуктор, номинал которого значительно превышает крутящий момент двигателя, стоит дороже, увеличивает отраженную инерцию и снижает общую эффективность системы.

Контрольный список быстрого выбора для закупок

Используйте этот контрольный список перед размещением заказа на поставку, чтобы зафиксировать систему сервопривода, которая соответствует целевым показателям скорости, крутящего момента и точности без риска перегрузки.

Часто задаваемые вопросы по определению размеров сервопривода

По какой формуле определяется передаточное число коробки передач?

Передаточное число = входная скорость двигателя, деленная на выходную скорость редуктора. Серводвигатель со скоростью 3000 об/мин и редуктором 10:1 развивает скорость 300 об/мин на выходном валу.

Как рассчитать выходной крутящий момент серводвигателя с коробкой передач?

Выходной крутящий момент = крутящий момент двигателя x передаточное число x эффективность коробки передач. Серводвигатель с крутящим моментом 5 Нм через планетарный редуктор 10:1 с КПД 95 процентов развивает крутящий момент 47,5 Нм на выходном валу.

Как выбрать правильное передаточное число для системы сервопривода?

Начните с требуемой выходной скорости и выходного крутящего момента, затем рассчитайте передаточное число по скорости двигателя. Проверьте результирующий крутящий момент после применения КПД и убедитесь, что коэффициент инерции остается в пределах полезного диапазона управления сервопривода.

В чем разница между планетарными и гибкими редукторами для сервосистем?

Планетарные редукторы обеспечивают более высокую эффективность и плотность крутящего момента, а гибкие зубчатые редукторы обеспечивают меньший люфт и более плавное движение на низкой скорости. Выбирайте планетарную передачу по грузоподъемности и гибкую по точности или подберите редуктор в соответствии с основными требованиями оси.