Memilih amotor servohanya berdasarkan kuasa motor adalah salah satu cara paling mudah untuk membuat pilihan yang buruk.
Sebuah mesin mungkin dilabelkan sebagai memerlukan motor servo 750 W, 1 kW atau 2 kW, tetapi kuasa sahaja tidak memberitahu anda sama ada motor itu sebenarnya boleh mempercepatkan beban, mengekalkan kelajuan atau berhenti dengan tepat.
Soalan yang lebih berguna ialah:
Berapa banyak tork yang diperlukan oleh aplikasi?
Untuk motor servo, tork menentukan sama ada motor boleh menggerakkan beban, mempercepatkannya dalam masa yang diperlukan, dan mengendalikan perubahan dalam keadaan operasi tanpa beban berlebihan.
Panduan ini menerangkan cara praktikal untuk mengira keperluan tork motor servo sebelum memilih motor. Ia juga meliputi beberapa faktor yang sering diabaikan, termasuk inersia beban, tork puncak, kecekapan penghantaran, beban menegak, masa pecutan dan kitaran tugas.
Mengapa Tork Motor Servo Lebih Penting Daripada Kuasa Sendiri
Kuasa motor dan tork adalah berkaitan, tetapi ia menerangkan aspek prestasi motor yang berbeza.
Kuasa memberitahu anda berapa banyak kerja mekanikal yang boleh diberikan oleh motor dari semasa ke semasa.
Tork memberitahu anda berapa banyak daya putaran yang boleh dihasilkan oleh motor.
Mesin yang memerlukan tork tinggi pada kelajuan yang agak rendah mungkin memerlukan motor yang sangat berbeza daripada mesin yang memerlukan kelajuan tinggi dengan beban yang agak kecil.
Sebagai contoh, pertimbangkan dua mesin:
Mesin A
Tork yang diperlukan: 10 N·m
Kelajuan operasi: 500 RPM
Mesin B
Tork yang diperlukan: 10 N·m
Kelajuan operasi: 3,000 RPM
Keperluan tork adalah sama, tetapi Mesin B memerlukan lebih banyak kuasa mekanikal kerana ia beroperasi pada kelajuan yang lebih tinggi.
Inilah sebabnya mengapa pemilihan motor servo harus bermula dengan keperluan gerakan sebenar dan bukannya memilih motor berdasarkan watt.
Pengiraan Tork Motor Servo Asas
Hubungan tork yang paling mudah ialah:
Walau bagaimanapun, dalam mesin perindustrian sebenar, tork motor yang diperlukan jarang sekali hanya tork yang dihasilkan oleh beban.
Pengiraan yang lebih praktikal mempertimbangkan beberapa komponen:
Tork Motor Diperlukan=Tork Beban + Tork Pecutan + Tork Geseran + Tork Graviti + Kerugian Penghantaran
Tidak setiap aplikasi memerlukan semua syarat ini.
Contohnya, penghantar mendatar mungkin mempunyai daya geseran dan daya kilas pecutan yang ketara tetapi daya kilas berkaitan graviti-yang agak kecil.
Paksi angkat menegak, sebaliknya, mungkin mempunyai komponen tork graviti yang besar.
Langkah 1: Kenal pasti Motor Yang Sebenarnya Bergerak
Sebelum mengira tork, kenal pasti beban mekanikal lengkap yang disambungkan kepada motor.
Ini mungkin termasuk:
- Tali pinggang penghantar
- penggelek
- Takal
- skru
- Gear
- Meja putar
- Lengan robot
- kipas
- Pam
- Alat pemotong
- Bahan sedang diangkut
Jangan kira tork hanya berdasarkan berat produk.
Motor juga mungkin perlu mempercepatkan komponen mekanikal itu sendiri.
Sebagai contoh, sistem penghantar mungkin menggerakkan produk 50 kg, tetapi motor juga mungkin perlu mempercepatkan tali pinggang, penggelek, takal dan komponen berputar lain.
Langkah 2: Kira Tork Beban
Untuk beban berputar yang mudah, tork yang diperlukan bergantung pada daya yang bertindak pada sistem dan jejari berkesan.
Sebagai contoh, jika takal perlu menghasilkan daya tangen tertentu, tork yang diperlukan meningkat apabila jejari takal bertambah.
Ini adalah perkara penting apabila memilih motor.
Daya yang agak kecil yang dikenakan melalui jejari yang besar boleh memerlukan tork yang besar.
Semasa mengira beban, kenal pasti:
- Daya linear yang diperlukan
- Takal atau diameter gendang
- Skru plumbum
- Nisbah gear
- Kecekapan mekanikal
Konfigurasi mekanikal sebenar selalunya mempunyai kesan yang lebih besar pada keperluan tork daripada yang dicadangkan oleh penarafan kuasa motor.
Langkah 3: Kira Tork Pecutan
Ini adalah salah satu bahagian saiz motor servo yang paling sering diabaikan.
Motor servo bukan sahaja perlu memastikan beban bergerak.
Ia juga perlu menukar kelajuan beban.
Lebih cepat pecutan yang diperlukan, lebih besar tork pecutan.
Tork pecutan berkaitan dengan:
- Beban inersia
- Inersia motor
- Pecutan yang diperlukan
- Nisbah gear
Untuk sistem berputar, tork pecutan boleh diwakili secara konsep sebagai:
Tork Pecutan=Jumlah Inersia × Pecutan Sudut
Inilah sebabnya mengapa meja putar yang besar mungkin memerlukan motor servo yang lebih besar daripada yang dicadangkan oleh beban keadaan mantapnya.
Mesin mungkin hanya memerlukan tork sederhana semasa berputar pada kelajuan tetap, tetapi sejumlah besar tork mungkin diperlukan untuk mempercepatkan jadual dari sifar ke kelajuan operasi.
Mengapa Masa Pecutan Penting
Pertimbangkan dua mesin yang kedua-duanya perlu mencapai 2,000 RPM.
Mesin A
Masa pecutan: 5 saat
Mesin B
Masa pecutan: 0.5 saat
Mesin kedua perlu mencapai kelajuan yang sama sepuluh kali lebih cepat.
Dengan mengandaikan beban dan keadaan lain kekal sama, tork pecutan yang diperlukan boleh menjadi lebih tinggi.
Inilah sebabnya mengapa pembekal perlu mengetahui bukan sahaja kelajuan maksimum, tetapi juga:
- Memulakan kelajuan
- Kelajuan sasaran
- Masa pecutan
- Masa nyahpecutan
Untuk-automasi kelajuan tinggi, keperluan pecutan boleh menjadi faktor penentu dalam pemilihan motor.
Langkah 4: Pertimbangkan Tork Geseran
Sistem mekanikal sebenar sentiasa mempunyai beberapa tahap geseran.
Sumber mungkin termasuk:
- Galas
- anjing laut
- Kotak gear
- tali pinggang
- Panduan linear
- rantai
- Mekanisme skru
Geseran mungkin agak kecil dalam mesin-yang direka dengan baik, tetapi ia tidak boleh diabaikan.
Geseran juga boleh meningkat apabila komponen haus atau keadaan pelinciran berubah.
Untuk aplikasi industri kritikal, pengiraan harus mempertimbangkan geseran-terburuk yang dijangkakan dan bukannya keadaan ideal mesin baharu sahaja.
Langkah 5: Kira Tork Graviti untuk Aplikasi Menegak
Pergerakan menegak memerlukan perhatian khusus.
Apabila motor servo mengangkat beban, motor mesti berfungsi melawan graviti.
Ini bermakna paksi menegak mungkin memerlukan tork yang ketara walaupun ia bergerak perlahan.
Contoh biasa termasuk:
- Z-sistem paksi
- Platform mengangkat
- Pengangkat
- Sendi menegak robotik
- Sistem storan automatik
- Penghantar menegak
Untuk aplikasi ini, hitung tork yang diperlukan untuk menahan dan menggerakkan beban.
Anda juga harus menentukan sama ada sistem memerlukan amenahan brek.
Brek boleh membantu menghalang pergerakan yang tidak diingini apabila kuasa dicabut, tetapi reka bentuk keselamatan mesin yang lengkap harus menentukan cara beban dipegang dengan selamat.
Langkah 6: Sertakan Kecekapan Penghantaran Mekanikal
Sangat sedikit motor servo menyambung terus ke beban.
Kebanyakan sistem perindustrian menggunakan beberapa bentuk penghantaran:
- Kotak gear
- tali pinggang
- Takal
- rantai
- Skru bola
- Kotak gear planet
- Pemacu harmonik
Setiap penghantaran memperkenalkan beberapa kehilangan mekanikal.
Sebagai contoh, jika kecekapan penghantaran adalah 90%, motor perlu menghasilkan lebih banyak tork daripada beban itu sendiri.
Mengabaikan kehilangan penghantaran boleh mengakibatkan motor yang kelihatan mencukupi di atas kertas tetapi bergelut semasa operasi sebenar.
Langkah 7: Fahami Kesan Nisbah Gear
Kotak gear boleh mengubah keperluan tork dan kelajuan yang dilihat oleh motor dengan ketara.
Katakan mesin memerlukan tork keluaran yang tinggi pada kelajuan yang agak rendah.
Kotak gear boleh mengurangkan kelajuan motor sambil meningkatkan tork keluaran.
Ini boleh membenarkan motor servo-yang lebih kecil dan lebih tinggi untuk memacu beban yang lebih berat.
Walau bagaimanapun, kotak gear juga memperkenalkan:
- Kerugian kecekapan
- Tindak balas
- Inersia tambahan
- Kerumitan mekanikal
- Kos tambahan
Untuk aplikasi ketepatan, tindak balas kotak gear hendaklah disertakan semasa menilai prestasi kedudukan akhir.
Tork Berterusan lwn Tork Puncak
Selepas mengira keperluan tork asas, anda perlu membezakan antara tork berterusan dan tork puncak.
Ini penting untuk pemilihan motor servo.
Tork Berterusan
Tork berterusan ialah daya kilas yang diperlukan semasa operasi biasa.
Sebagai contoh, penghantar mungkin memerlukan 4 N·m secara berterusan semasa berjalan pada kelajuan pengeluaran biasa.
Motor yang dipilih harus mampu memberikan tork ini tanpa kenaikan suhu yang berlebihan.
Tork Puncak
Tork puncak diperlukan untuk tempoh yang singkat.
- Contohnya termasuk:
- Pecutan pantas
- Nyahpecutan pantas
- Memulakan beban yang berat
- Perubahan beban mendadak
- Kerap terbalik
- Oleh itu, mesin mungkin mempunyai:
- Keperluan tork berterusan: 4 N·m
- Keperluan tork puncak: 9 N·m
Dalam kes ini, memilih motor hanya berdasarkan keperluan berterusan 4 N·m boleh menjadi satu kesilapan.
Motor dan pemacu juga mesti mampu mengendalikan keperluan puncak 9 N·m untuk tempoh yang diperlukan.
Jangan Pilih Motor Servo Berdasarkan Purata Tork
Purata tork boleh berguna untuk memahami kitaran operasi keseluruhan, tetapi ia tidak menceritakan kisah yang lengkap.
Bayangkan sebuah mesin dengan kitaran berikut:
- Pecut dengan pantas
- Berlari dengan kelajuan tetap
- Merosot dengan pantas
- Berhenti
- terbalik
- ulang
- Purata tork mungkin kelihatan munasabah.
Walau bagaimanapun, motor masih boleh mengalami beban berlebihan semasa pecutan atau nyahpecutan.
Untuk pemilihan motor servo, titik operasi yang paling teruk harus dikenal pasti terlebih dahulu.
Kemudian nilaikan kitaran tugas lengkap dan keperluan terma.
Bagaimana Inersia Beban Mengubah Keperluan Tork Motor Servo
Inersia beban adalah salah satu faktor terpenting dalam saiz servo.
Objek berat tidak semestinya mempunyai inersia putaran yang tinggi.
Apa yang penting ialah bagaimana jisim diagihkan berbanding dengan paksi putaran.
Penggelek besar dengan banyak jisimnya berhampiran diameter luar boleh mempunyai inersia yang lebih ketara daripada komponen padat dengan jisim yang sama.
Inersia yang tinggi boleh menyebabkan:
- Tork pecutan yang lebih tinggi
- Masa menetap lebih lama
- Overshoot
- Getaran
- Masalah kedudukan
Untuk aplikasi yang melibatkan komponen berputar besar, inersia harus dikira dan bukannya dianggarkan hanya dari berat.
Bagaimana dengan Tork Motor Servo pada Kelajuan Tinggi?
Kesilapan biasa ialah mengandaikan bahawa tork terkadar motor kekal tersedia pada setiap kelajuan.
Ia tidak semestinya berfungsi seperti itu.
Motor servo mempunyai -ciri kelajuan tork.
Apabila kelajuan operasi meningkat, tork yang tersedia akhirnya mungkin berkurangan.
Oleh itu, anda harus menyemak:
Tork berterusan pada kelajuan operasi
Tork puncak pada kelajuan operasi
Kelajuan maksimum
Pecutan yang diperlukan pada kelajuan operasi
Sebagai contoh, jika aplikasi anda memerlukan 8 N·m pada 3,000 RPM, adalah tidak mencukupi untuk mengetahui bahawa motor mempunyai tork berkadar 8 N·m.
Anda perlu mengesahkan bahawa motor sebenarnya boleh memberikan tork yang diperlukan pada 3,000 RPM.
Cara Mengelakkan Motor Servo Terlalu Besar
Sesetengah pembeli sengaja memilih motor yang lebih besar kerana mereka percaya "lebih banyak tork adalah lebih selamat."
Pendekatan itu boleh menimbulkan masalah baru.
Bersaiz besarmotor servoboleh mengakibatkan:
- Kos motor yang lebih tinggi
- Pemacu servo yang lebih besar
- Inersia sistem yang lebih tinggi
- Dimensi fizikal yang lebih besar
- Peningkatan penggunaan tenaga
- Penyepaduan mekanikal yang lebih sukar
Motor yang lebih besar hanya berguna jika mesin sebenarnya boleh mendapat manfaat daripada kapasiti tambahannya.
Objektifnya adalah untuk menyediakan tork yang mencukupi dan kapasiti rizab munasabah-bukan tork maksimum yang mungkin.
Cara Mengelakkan Mengecilkan Motor Servo
Mengecilkan saiz biasanya lebih bermasalah.
Motor yang beroperasi terlalu hampir dengan hadnya mungkin mengalami:
- Penggera lebih muatan
- Suhu yang berlebihan
- Pecutan yang lemah
- Mengurangkan hayat perkhidmatan
- Ketidakstabilan kedudukan
Motor harus dinilai berdasarkan keadaan operasi yang dijangkakan paling teruk.
Beri perhatian khusus kepada:
- Beban maksimum
- Pecutan maksimum
- Kelajuan maksimum
- Keadaan geseran-tinggi
- Kerap terbalik
- Kitaran operasi yang panjang
Contoh Pengiraan Tork Motor Servo Praktikal
Mari kita pertimbangkan aplikasi berputar yang dipermudahkan.
Mesin memerlukan:
- Tork beban berterusan: 5 N·m
- Tork pecutan: 3 N·m
- Tork geseran: 1 N·m
- Kecekapan penghantaran: 90%
Anggaran daya kilas sebelum mempertimbangkan faktor reka bentuk lain ialah jumlah beban, pecutan dan keperluan geseran, diselaraskan untuk kerugian penghantaran.
Pengajaran penting bukanlah nombor akhir.
Pengajaran penting ialah daya kilas yang diperlukan motor jarang sekali sama dengan daya kilas beban sahaja.
Jika anda hanya mengira beban keadaan mantap-, anda mungkin memandang rendah saiz motor yang diperlukan untuk pecutan.
Untuk mesin sebenar, pengiraan harus dilakukan menggunakan profil gerakan yang lengkap dan keadaan yang dijangkakan paling teruk.
Cara Memilih Motor Servo Selepas Mengira Tork
Sebaik sahaja keperluan tork telah dikira, jangan segera memilih motor.
Anda harus membandingkan keperluan yang dikira dengan motor:
- Tork berterusan
- Puncak tork
- Kelajuan dinilai
- Kelajuan maksimum
- Tork-lengkung kelajuan
- Inersia pemutar
- Pengekod
- Memandu keserasian
- Ciri terma
Motor harus memenuhi kedua-dua keperluan mekanikal dan elektrik.
Motor dengan tork yang mencukupi tetapi kelajuan yang tidak mencukupi adalah tidak sesuai.
Motor dengan kelajuan yang mencukupi tetapi tork puncak yang tidak mencukupi juga tidak sesuai.
Tork Hanya Satu Bahagian Pemilihan Motor Servo
Walaupun tork adalah kritikal, ia tidak seharusnya dinilai secara bebas.
Anda juga harus mempertimbangkan:
Kelajuan
Bolehkah motor memberikan tork yang diperlukan pada RPM yang diperlukan?
Ketepatan
Bolehkah sistem lengkap mencapai ketepatan kedudukan dan kebolehulangan yang diperlukan?
Inersia
Bolehkah motor mengawal beban yang disambungkan dengan berkesan?
Kitaran Tugas
Bolehkah motor mengendalikan pecutan, nyahpecutan dan kitaran operasi sebenar tanpa pemanasan yang berlebihan?
Persekitaran
Bolehkah motor beroperasi dengan pasti di bawah keadaan suhu, habuk, kelembapan dan getaran sebenar?
Faktor ini menentukan sama ada motor akan berfungsi dengan pasti selepas pemasangan.
Bilakah Anda Perlu Pertimbangkan Motor Servo Tork Tinggi?
Motor servo tork tinggi mungkin sesuai untuk aplikasi yang melibatkan:
- Beban berat
- Meja putar besar
- Mekanisme inersia-tinggi
- Mengangkat menegak
- Pecutan pantas
- Kerap terbalik
- Robotik-tugas berat
- Peralatan pengendalian bahan
Walau bagaimanapun, tork yang tinggi tidak bermakna prestasi yang lebih baik secara automatik.
Motor hendaklah dipilih mengikut profil beban dan gerakan sebenar.
Apakah Maklumat Yang Perlu Anda Berikan kepada Pembekal Motor Servo Anda?
Jika anda mahukan pengesyoran motor yang tepat, berikan lebih banyak maklumat daripada sekadar "Saya memerlukan motor servo 2 kW."
Sebaik-baiknya, sediakan:
Maklumat Mekanikal
- Muatkan berat
- Beban inersia
- Diameter takal
- Skru plumbum
- Nisbah gear
- Jenis penghantaran
- Kecekapan mekanikal
Keperluan Usul
- Kelajuan berterusan
- Kelajuan maksimum
- Masa pecutan
- Masa nyahpecutan
- Masa kitaran
- Kekerapan membalikkan
Keperluan Tork
- Tork beban berterusan
- Tork beban puncak
- Menahan tork
- Memulakan tork
Keperluan Elektrik
- Voltan yang tersedia
- Pengawal
- Pemacu servo
- Keperluan pengekod
Persekitaran
- Suhu persekitaran
- habuk
- Kelembapan
- Getaran
- Syarat pemasangan
Lebih lengkap maklumat, lebih tepat motor boleh dipilih.
Cara Auric Membantu Dengan Pemilihan Motor Servo
Bagi pengeluar OEM, mengira tork motor servo hanyalah langkah pertama.
Motor akhir perlu sesuai dengan struktur mekanikal mesin, seni bina elektrik, sistem kawalan dan kitaran pengeluaran.
Auric menyediakan penyelesaian motor servo untuk automasi industri, jentera OEM, robotik, pengendalian bahan, peralatan pembungkusan dan aplikasi kawalan gerakan yang lain.
Daripada memilih motor berdasarkan hanya pada kuasa undian, Auric boleh menilai keperluan aplikasi seperti:
- Tork berterusan
- Puncak tork
- Kelajuan operasi
- Pecutan
- Beban inersia
- Kitaran tugas
- Konfigurasi pengekod
- Voltan motor
- Dimensi pemasangan
- Konfigurasi aci
- Keperluan brek
- Keserasian pemacu servo
Untuk aplikasi OEM, konfigurasi motor tersuai juga boleh dipertimbangkan apabila motor katalog standard tidak sesuai dengan mesin.
Pendekatan berasaskan aplikasi-ini membantu mengurangkan risiko memilih motor yang sama ada bersaiz kecil atau bersaiz besar tidak perlu.
Senarai Semak Pengiraan Tork Motor Servo
Sebelum memilih motor anda, pastikan anda tahu:
- Tork beban berterusan
- Tork beban puncak
- Tork pecutan
- Tork geseran
- Tork graviti, jika berkenaan
- Beban inersia
- Nisbah gear
- Kecekapan penghantaran
- Kelajuan operasi biasa
- Kelajuan maksimum
- Masa pecutan
- Masa nyahpecutan
- Kitaran tugas
- Ketepatan kedudukan yang diperlukan
- Bekalan kuasa yang tersedia
Jika beberapa nilai ini tidak diketahui, adalah lebih baik untuk bekerjasama dengan pembekal motor sebelum membuat pesanan daripada memilih motor berdasarkan kuasa sahaja.
Soalan Lazim
Fikiran Akhir
Mengira keperluan tork motor servo bukan semata-mata soal melihat berat beban.
Pengiraan yang boleh dipercayai perlu mempertimbangkan keseluruhan sistem gerakan:
Beban + Pecutan + Geseran + Graviti + Penghantaran + Inersia + Kitaran Tugas
Motor juga perlu menyediakan tork yang diperlukan pada kelajuan yang diperlukan, bukan hanya memenuhi penarafan tork yang disenaraikan pada halaman katalog.
Atas sebab ini, yang terbaikmotor servoproses pemilihan bermula dengan keadaan operasi sebenar mesin.
Kira tork selanjar.
Kira tork puncak.
Semak pecutan.
Nilai inersia beban.
Pertimbangkan kerugian penghantaran.
Kemudian bandingkan keperluan ini dengan ciri-kelajuan tork motor dan keserasian pemacu.
Untuk OEM industri, berikan butiran ini kepada pembekal profesional sepertiAuricboleh menjadikan pemilihan motor lebih tepat dan membantu mengelakkan dua masalah yang paling biasa dalam aplikasi servo: memilih motor yang terlalu kecil atau membayar yang tidak perlu besar.
