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如何通过八个简单的步骤确定尺寸和选择伺服系

文章来源:锐特凤凰平台官网 时间:2019-11-04 09:55:04 浏览:

  当为应用选择正确的伺服系统时,伺服系统可在自动化设备中提供惊人的速度,准确性和灵活性。不幸的是,选择错误的伺服器会导致调试困难,精度低或性能不佳。

  有这么多不同的伺服器可供选择,如何确保选择正确的伺服器?幸运的是,选择合适的伺服电动机和驱动器的过程(称为选型)可以分为八个简单步骤。

  1.确定所需的电压。

  首先要考虑的因素是设备的可用功率。Servos提供100 VAC,200 VAC和400 VAC型号,并与单相或三相电源兼容。

  2.定义应用程序的运动轮廓。

  对于执行重复操作的设备,请在整个循环中列出所需的电动机速度。 确保留有加减速时间。伺服电机不能改变速度。请计算应用所需的峰值速度和加速度。

  3.确定运动应用程序需要多少扭矩。

  扭矩是旋转机械装置所需要的力量,它有三个不同的来源:加速机械装置的惯性,摩擦和外力,例如压向物体或重力。这是准确计算最困难的部分,也是选择过程中最宽容的部分。计算系统各组成部分的惯性并添加值。各种形状的转动惯量的计算公式可以在网上上找到。

  将加速度乘以负载惯量,即可计算出负载的加速转矩。计算滑动载荷的摩擦力,垂直载荷的重力以及任何外力。将每个力乘以其作用的半径(称为“力矩”)即可计算出扭矩。

  在最坏的情况下,通过将所有扭矩值相加来计算峰值扭矩。这通常是发生最快的加速度时或机器上的质量最大时。将外力,重力和摩擦力中的扭矩值相加,以计算连续扭矩要求。理想情况下,连续扭矩要求将使用均方根(RMS)计算,但这在没有软件工具帮助的情况下非常繁琐。

  4.计算运动系统的最佳惯性比。

  惯性比的计算常常被伺服定尺的新手所忽略,但是可以说是决定伺服系统性能的最重要因素。惯性比是负载惯性除以电动机转子惯性除以齿轮减速比的平方之比。

  如果扭矩是战斗机的强度,则惯性比是重量类别。伺服系统不仅需要有足够的扭矩来移动负载,而且还必须具有准确控制负载的能力。在理想情况下,将具有机械刚性,并且来自电动机的扭矩将平稳传递,而不会延迟负载。在现实世界中,联轴器弯曲,皮带和链条张紧,齿轮产生反冲。

  这些缺陷可以最小化,但不能完全消除。当电动机开始运动时,机器会像弹簧一样上紧,并开始缓慢地向后推电动机。大惯性比会放大该弹簧效果。

  伺服系统使用内置编码器的反馈和放大器中的PID算法来精确定位电动机,但是如果环路增益过高,这种微小的弹簧延迟会导致振荡和控制失控。降低增益将停止振荡,但会以响应速度为代价。

  基本伺服驱动器可能需要3:1或更小的惯性比,而高性能伺服驱动器具有自动调谐,振动抑制,谐振滤波器和干扰补偿功能,可以在不牺牲性能的情况下达到30:1的惯性比。1:1的比例将提供出色的性能,但通常会导致电机尺寸过大。比率小于1:1浪费功率,没有性能优势。

  5.暂时选择一个伺服电动机。

  至此,已经确定了选择伺服电动机的关键标准,现在该浏览产品选型指南以找到符合这些要求的电动机了。

  查找与电源电压匹配,额定速度,连续转矩和峰值转矩额定值超过上述计算值的电动机和驱动器。查看电动机的转子惯量,找到一个满足所用伺服驱动器惯量比要求的转子。

  通常,可能会有几台具有相似转矩和速度特性但转子惯性不同的电动机。如果有一台非常匹配的电动机,则说明您已完成。如果没有,可以采用齿轮传动来匹配电动机并更紧密地加载。

  6.确定将使用哪种伺服齿轮装置。

  伺服电动机可以产生从零rpm到数千rpm的全额定扭矩。很少有机器可以在不降低齿轮的情况下利用这些速度。齿轮减速通过三种方式使伺服器与负载匹配:降低速度,增加扭矩并降低惯性比。速度与齿轮比成正比降低,转矩与齿轮比成正比增加,最重要的是,惯性比以齿轮比的平方降低。变速箱制造商列出了伺服级变速箱的惯性,从而可以轻松地将变速箱惯性纳入扭矩和惯性计算中。

  7.选择电动机。

  在第5步(尝试性电动机选择)中, 大多数可用电动机可能具有比所需速度高得多的速度。用电动机速度除以所需速度,然后向下舍入以获得起始传动比。然后将所需扭矩除以齿轮比,以找到新的所需扭矩。这会将选择范围缩小到仅几个电动机。

  接下来,找到具有可接受惯量比的电动机。如果两台电动机看起来相等,请选择惯性比较低的电动机。使用额定速度不同的电动机重复此步骤几次,因为可能存在多个良好的解决方案。

  8.使用伺服驱动器和其他动力传输组件完善设计。

  选择了伺服电动机后,请选择正确额定输入电压并具有足够输出电流的伺服驱动器来驱动伺服电动机。

  伺服驱动器可以通过几种不同的接口类型进行控制。这些接口包括脉冲和方向数字控制,模拟控制以及其他伺服网络。与其他接口相比,伺服网络提供了高速控制和反馈,减少了接线并具有卓越的诊断能力。

  最后,选择任何选项,例如键控电机轴,轴封,垂直负载的抱闸或外部制动电阻器。

  为应用选择最佳的伺服系统是一项随着实践而提高的技能。如有疑问,最好与厂家或者经销商确认结果。

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