Come calcolare il rapporto di riduzione del cambio e l'uscita della coppia per i sistemi di azionamento del servomotore?

Il rapporto 1:10 scelto era troppo alto per un tempo indice di 0,8 secondi e la coppia di carico era sottostimata di circa il 18% una volta inclusa l'efficienza del cambio. Un servomotore che raggiunge il limite di coppia durante l'accelerazione farà scattare l'azionamento, degraderà la precisione di posizionamento e surriscalderà il riduttore. La soluzione risiede in una sequenza di calcolo disciplinata che copre la corrispondenza di rapporto, coppia, efficienza e inerzia prima che venga effettuato un ordine di acquisto.

Cosa significano il rapporto di riduzione e la coppia erogata nei sistemi di azionamento con servomotore

Il rapporto di riduzione è il quoziente della velocità di ingresso del servomotore divisa per la velocità di uscita del cambio, mentre la coppia in uscita è la forza di rotazione disponibile sull'albero di uscita dopo aver applicato l'effetto moltiplicatore di tale rapporto e l'efficienza meccanica del cambio.

Un servomotore è un dispositivo ad alta velocità e a bassa coppia, mentre la maggior parte dei carichi della macchina richiede un movimento a bassa velocità e a coppia elevata. Il cambio colma questo divario. Comprendere l'esatta relazione tra rapporto e coppia è alla base di ogni decisione di abbinamento, poiché determina se il servoazionamento può accelerare il carico entro il tempo di ciclo richiesto senza superare i limiti termici o di corrente di picco.

Metodo in tre fasi per calcolare il rapporto di riduzione

Per calcolare il rapporto di riduzione per un sistema di azionamento con servomotore, sono necessari tre valori: la velocità di uscita richiesta dal tempo di ciclo, la velocità nominale del servomotore e la coppia di uscita richiesta dal carico.

Calcolo della coppia in uscita dopo il rapporto di riduzione

Una volta fissato il rapporto di riduzione, calcolare la coppia erogata disponibile moltiplicando la coppia continua del servomotore per il rapporto e l'efficienza del riduttore.

Il fattore efficienza è importante perché converte la moltiplicazione della coppia teorica in coppia utilizzabile. Un riduttore epicicloidale con efficienza 0,97 fornisce il 3% in più di coppia in uscita rispetto a un riduttore con efficienza 0,94 allo stesso rapporto, il che può fare la differenza in una fase di accelerazione che dura 0,8 secondi.

Abbinamento servomotore e riduttore: inerzia, precisione e gioco

Il calcolo del rapporto è solo metà del problema del dimensionamento. Il servomotore deve inoltre controllare dinamicamente l'inerzia del carico riflesso e il gioco del riduttore deve rimanere entro la tolleranza di posizionamento della macchina.

Il disadattamento di inerzia è uno dei fattori più trascurati. L'inerzia del carico riflesso sull'albero motore è uguale all'inerzia del carico divisa per il quadrato del rapporto di riduzione. Per un servocontrollo preciso si consiglia un rapporto di inerzia rotore-carico pari a 1:5 o migliore. Un rapporto più basso è accettabile per gli assi più lenti, ma un rapporto più alto causa problemi di regolazione del guadagno e può innescare l'oscillazione durante la decelerazione rapida.

Gli assi di automazione che necessitano di coppia elevata e installazione compatta beneficiano del riduttore planetario della serie AHB, che copre rapporti da 3:1 a 100:1 e mantiene il gioco fino a 3 minuti d'arco. Produttori come ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD. (BEITTO) design ad alta efficienza riduttore epicicloidale del servomotore unità per questi cicli di lavoro.

Riduttore epicicloidale AHB a coppia elevata a gioco ridotto Questo riduttore epicicloidale a ingranaggi elicoidali offre un gioco ridotto inferiore a 3 arcmin per un posizionamento preciso e una coppia elevata in assi di automazione compatti, con un design a flangia per il montaggio universale del motore e un funzionamento esente da manutenzione. Visualizza il prodotto →

Per i meccanismi pick-and-place e di indicizzazione che richiedono il gioco più basso possibile e un movimento silenzioso, il riduttore flessibile della serie BSHF offre una gamma di rapporti da 50:1 a 160:1 con gioco inferiore a 1 arcmin.

Riduttore flessibile serie BSHF con albero cavo Offrendo un design senza gioco e rapporti da 50:1 a 160:1, questo riduttore leggero supporta meccanismi di pick-and-place e di indicizzazione con movimento silenzioso e coppia elevata in un layout compatto e coassiale. Visualizza il prodotto →

Laddove l'asse di movimento deve ruotare di 90 gradi senza aggiungere una scatola conica separata, l'azionamento epicicloidale ad angolo retto della serie ATR mantiene la precisione del rapporto con un ingombro compatto.

Riduttore di velocità con trasmissione planetaria ad angolo retto da 90 gradi ATR Questa trasmissione planetaria ad angolo retto fornisce una rotazione di 90 gradi senza scatole coniche aggiuntive, mantenendo la precisione del rapporto e l'elevata rigidità con cuscinetti a rulli conici, adatti per assi di movimento compatti. Visualizza il prodotto →

Errori comuni di dimensionamento che danneggiano i servoazionamenti

Quattro errori sono responsabili della maggior parte degli interventi per sovraccarico e degli errori di posizionamento nei sistemi di azionamento con servomotore.

1. Ignorando il fattore di efficienza: Moltiplicando la coppia del motore solo per il rapporto è possibile sottostimare la richiesta di coppia del 5-10%, con conseguenti azionamenti sottodimensionati che scattano sotto carico.
2. Selezione del rapporto solo dalla velocità: Un rapporto che soddisfa la velocità ma ignora l'inerzia riflessa può causare oscillazioni e guasti alla messa a punto del guadagno.
3. Scelta della classe di gioco sbagliata: Un riduttore da 10 arcmin su un sistema di posizionamento da 0,01 mm non raggiungerà mai la precisione richiesta.
4. Sovradimensionamento del riduttore: Un riduttore valutato ben al di sopra della coppia del motore costa di più, aggiunge inerzia riflessa e riduce l'efficienza complessiva del sistema.

Lista di controllo di selezione rapida per l'approvvigionamento

Utilizzare questa lista di controllo prima di effettuare un ordine di acquisto per garantire un sistema di servoazionamento che soddisfi gli obiettivi di velocità, coppia e precisione senza rischio di sovraccarico.

Domande frequenti sul dimensionamento del servoriduttore

Qual è la formula del rapporto di riduzione del cambio?

Rapporto di riduzione = velocità di ingresso del motore divisa per la velocità di uscita del riduttore. Un servomotore da 3000 giri/min con cambio 10:1 produce 300 giri/min sull'albero di uscita.

Come posso calcolare la coppia erogata da un servomotore con riduttore?

Coppia erogata = coppia motore x rapporto di riduzione x efficienza del riduttore. Un servomotore da 5 Nm attraverso un riduttore epicicloidale 10:1 con un'efficienza del 95% fornisce 47,5 Nm all'albero di uscita.

Come scelgo il giusto rapporto di riduzione per un sistema di azionamento con servomotore?

Iniziare con la velocità di uscita e la coppia di uscita richieste, quindi calcolare il rapporto dalla velocità del motore. Verificare la coppia risultante dopo aver applicato l'efficienza e verificare che il rapporto di inerzia rimanga entro l'intervallo di controllo utilizzabile del servoazionamento.

Qual è la differenza tra riduttori epicicloidali e riduttori flessibili per servosistemi?

I riduttori planetari offrono maggiore efficienza e densità di coppia, mentre i riduttori flessibili offrono un gioco inferiore e un movimento più fluido a bassa velocità. Scegli planetario per capacità di carico e flessibile per precisione, oppure abbina il riduttore al requisito dominante dell'asse.