Vilka faktorer bör jag tänka på när jag dimensionerar en servomotor?

Storlek på en industriell servomotor är ett kritiskt steg i alla design av rörelsekontrollsystem. Att göra fel kan leda till dålig prestanda, frekventa fel eller onödiga kostnader. Istället för att bara välja en motor baserad på en allmän hästkraftsklassning, innebär ett professionellt tillvägagångssätt en detaljerad analys av din applikations specifika krav.

För att dimensionera en servomotor korrekt måste du överväga följande nyckelfaktorer.

1. Rörelseprofilanalys

Det första steget är att definiera den önskade rörelsen. En rörelseprofil bryter ner en enskild rörelsecykel i segment av acceleration, konstant hastighet och retardation.

• Acceleration och retardationstid: Detta bestämmer det maximala vridmomentet som krävs för att starta och stoppa lasten. Snabbare ramper kräver högre vridmoment.

• Konstant hastighetstid: Motorn måste ge en viss nivå av kontinuerligt vridmoment för att övervinna friktion och andra krafter under den stationära delen av förflyttningen.

• Uppehållstid: Tiden mellan rörelsecyklerna är avgörande för att motorn ska svalna. Det påverkar motorns förmåga att hantera nästa cykels krav.

2. Belastning och tröghet

En motors förmåga att flytta en last är direkt kopplad till systemets tröghet. Tröghet är ett mått på ett objekts motstånd mot en förändring i rörelse.

• Belastningströghet: Detta är trögheten i allt som motorn behöver för att röra sig, inklusive själva lasten, växlar, remskivor och alla andra mekaniska komponenter.

• Motor tröghet: Detta är trögheten hos motorns rotor. Det ideala scenariot är att motortrögheten är en liten del av den totala systemtrögheten. En bra tumregel är att ha ett tröghetsförhållande mellan last och motor 3:1 och 5:1 , även om förhållanden upp till 10:1 kan vara acceptabelt med rätt inställning. Felaktig tröghet kan orsaka instabila eller svårjusterade kontrollslingor, vilket leder till vibrationer och dålig positioneringsnoggrannhet.

3. Momentkrav

Vridmoment är den rotationskraft som produceras av motorn. Du måste överväga två typer av vridmoment:

• Kontinuerligt vridmoment ( $$T_C$$

  Detta är det maximala vridmoment som motorn kan producera kontinuerligt utan överhettning. Det behövs för att övervinna steady-state krafter som friktion och gravitation. Det är det genomsnittliga vridmomentet över en komplett arbetscykel.

• Högsta vridmoment ( $$T_P$$

  Detta är det maximala vridmoment som motorn kan leverera under en kort tid, vanligtvis under acceleration eller retardation. Motorns maximala vridmoment måste vara högre än din applikations maximala accelerationsmoment för att säkerställa dynamisk prestanda.

Du kan använda RMS-metoden för att beräkna det erforderliga kontinuerliga vridmomentet, med hänsyn till vridmomentnivåerna och varaktigheterna för varje segment av rörelseprofilen. Det beräknade RMS-vridmomentet måste vara mindre än motorns nominella kontinuerliga vridmoment ( $$T_C$$ ). På samma sätt måste det erforderliga toppvridmomentet vara mindre än motorns nominella toppvridmoment ( $$T_P$$ ).

4. Hastighetskrav

Motorns hastighetsklassning är en annan kritisk faktor. Den valda motorn måste kunna nå den maximala hastighet som din rörelseprofil kräver. Du bör också överväga motorns hastighet-vridmomentkurva. När hastigheten ökar minskar ofta det tillgängliga vridmomentet. Se till att motorn kan ge det nödvändiga vridmomentet vid erforderlig hastighet.

5. Miljöfaktorer

An industriell servomotor måste tåla förhållandena i sin verksamhetsmiljö.

• Temperatur: Se till att motorns driftstemperaturområde är lämpligt för miljön. Höga omgivningstemperaturer kan försämra motorns prestanda.

• Intrångsskydd (IP)-klassificering: Denna klassificering indikerar motorns motståndskraft mot damm och vätskor. För dammiga eller våta miljöer är en högre IP-klassning avgörande för att förhindra motorskador.

• Vibrationer och chock: Motorn bör vara tillräckligt mekaniskt robust för att klara alla vibrationer eller stötar som finns i applikationen.

Genom att noggrant överväga var och en av dessa faktorer – rörelseprofil, tröghet, vridmoment, hastighet och miljö – kan du välja en industriell servomotor som ger optimal prestanda, effektivitet och livslängd för din specifika applikation. En noggrann dimensioneringsprocess säkerställer inte bara tillförlitlig drift utan hjälper dig också att undvika överdimensionering, vilket kan leda till högre kostnader och slöseri med energi.