A hajtóműves szervomotor hasznos lehet a forgómozgásos technológiában, de vannak kihívások és korlátok, amelyekkel a felhasználóknak tisztában kell lenniük.
Szerző: Dakota Miller és Bryan Knight
Tanulási célok
- A valós forgó szervorendszerek technikai korlátai miatt elmaradnak az ideális teljesítménytől.
- A forgó szervomotorok többféle típusa előnyökkel járhat a felhasználók számára, de mindegyiknek van sajátos kihívása vagy korlátja.
- A közvetlen meghajtású forgó szervomotorok nyújtják a legjobb teljesítményt, de drágábbak, mint a hajtóműves motorok.
A hajtóműves szervomotorok évtizedek óta az egyik legelterjedtebb eszköz az ipari automatizálás eszköztárában.A hajtóműves sevromotorok pozícionálást, sebesség-illesztést, elektronikus bütykös vezérlést, tekercselést, feszítést, meghúzási alkalmazásokat kínálnak, és hatékonyan hozzáigazítják a szervomotor teljesítményét a terheléshez.Ez felveti a kérdést: a hajtóműves szervomotor a legjobb megoldás a forgómozgásos technológia számára, vagy van-e jobb megoldás?
Egy tökéletes világban a forgó szervorendszerek nyomatéka és fordulatszáma megfelel az alkalmazásnak, így a motor sem nem túlméretezett, sem nem alulméretezett.A motor, a sebességváltó elemek és a terhelés kombinációjának végtelen torziós merevséggel és nulla holtjátékkal kell rendelkeznie.Sajnos a valós forgó szervorendszerek különböző mértékben elmaradnak ettől az ideálistól.
Egy tipikus szervorendszerben a holtjáték a motor és az erőátviteli elemek mechanikai tűrései által okozott terhelés közötti mozgáskiesés;ez magában foglalja a sebességváltók, szíjak, láncok és tengelykapcsolók mozgási veszteségét.Amikor a gépet először bekapcsolják, a terhelés valahol a mechanikai tűrések közepén fog lebegni (1A ábra).
Mielőtt magát a terhelést a motor mozgatná, a motornak forognia kell, hogy felvegye az erőátviteli elemekben lévő összes lazaságot (1B. ábra).Amikor a motor lassulni kezd egy mozgás végén, a terhelési pozíció ténylegesen megelőzheti a motor helyzetét, mivel a lendület a terhelést túllépi a motor pozícióján.
A motornak ismét fel kell vennie a lazaságot az ellenkező irányban, mielőtt nyomatékot fejt ki a terhelésre a lassítás érdekében (1C. ábra).Ezt a mozgásvesztést holtjátéknak nevezik, és általában ívpercekben mérik, ami a fok 1/60-ának felel meg.Az ipari alkalmazásokhoz szervókkal való használatra tervezett sebességváltók holtjátéka gyakran 3 és 9 ívperc között van.
A torziós merevség a motor tengelyének, az erőátviteli elemeknek és a forgatónyomatékra adott terhelésnek adott csavarodási ellenállása.Egy végtelenül merev rendszer a forgatónyomatékot a terhelésre a forgástengely körüli szögelhajlás nélkül továbbítaná;azonban még a tömör acél tengely is kissé elcsavarodik nagy terhelés hatására.Az elhajlás nagysága az alkalmazott nyomatéktól, az erőátviteli elemek anyagától és alakjától függően változik;intuitív módon a hosszú, vékony részek jobban csavarodnak, mint a rövidek, kövérek.Ez a csavarodási ellenállás az, amitől a tekercsrugók működnek, mivel a rugó összenyomása a huzal minden egyes fordulatát enyhén elcsavarja;kövérebb huzal merevebb rugót csinál.Bármi, ami kisebb, mint a végtelen torziós merevség, arra készteti a rendszert, hogy rugóként működjön, ami azt jelenti, hogy a potenciális energia tárolódik a rendszerben, amikor a terhelés ellenáll a forgásnak.
A véges torziós merevség és a holtjáték együttesen jelentősen ronthatja a szervorendszer teljesítményét.A holtjáték bizonytalanságot okozhat, mivel a motor jeladója a motor tengelyének helyzetét jelzi, nem azt, ahol a holtjáték lehetővé tette a terhelés leülepedését.A holtjáték hangolási problémákat is okoz, mivel a terhelés rövid időre csatlakozik a motorhoz, és leválik róla, amikor a terhelés és a motor egymáshoz viszonyított iránya megfordul.A holtjátékon kívül a véges torziós merevség energiát tárol azáltal, hogy a motor és a terhelés kinetikus energiájának egy részét potenciális energiává alakítja, majd később felszabadítja.Ez a késleltetett energiafelszabadulás terhelési oszcillációt okoz, rezonanciát indukál, csökkenti a maximálisan használható hangolási nyereséget, és negatívan befolyásolja a szervorendszer reakcióképességét és beállási idejét.A holtjáték csökkentése és a rendszer merevségének növelése minden esetben növeli a szervo teljesítményét és egyszerűsíti a hangolást.
Forgótengely szervomotor konfigurációk
A legelterjedtebb forgótengely-konfiguráció egy forgó szervomotor beépített helyzet-visszacsatoló jeladóval és egy sebességváltóval, amely a motor rendelkezésre álló nyomatékát és fordulatszámát a terhelés szükséges nyomatékához és fordulatszámához igazítja.A sebességváltó egy állandó teljesítményű eszköz, amely egy transzformátor mechanikai analógja a terhelésillesztéshez.
A továbbfejlesztett hardverkonfiguráció közvetlen meghajtású forgó szervomotort használ, amely kiküszöböli az erőátviteli elemeket azáltal, hogy a terhelést közvetlenül a motorhoz kapcsolja.Míg a hajtóműves motor konfigurációja tengelykapcsolót használ egy viszonylag kis átmérőjű tengelyhez, a közvetlen hajtásrendszer a terhelést közvetlenül egy sokkal nagyobb rotorkarimához csavarja.Ez a konfiguráció kiküszöböli a holtjátékot és nagymértékben növeli a torziós merevséget.A közvetlen hajtású motorok nagyobb pólusszáma és nagy nyomatékú tekercselése megfelel a 10:1 vagy nagyobb arányú hajtóműves motorok nyomaték- és fordulatszám-karakterisztikájának.
Feladás időpontja: 2021.11.12
