Cómo seleccionar servomotores
Selección del servomotor y cálculo del par de carga
Cálculo del par de inercia
Los fabricantes de máquinas se preocupan por la fuerza de corte insuficiente a la hora de comprar motores y, a menudo, eligen motores A más pequeños. Un motor de gran tamaño no sólo aumentará el coste de fabricación de la máquina herramienta, sino que también aumentará su tamaño y hará que la disposición estructural no sea lo suficientemente compacta. Este artículo ilustra cómo seleccionar el motor con la mejor especificación para controlar los costos de fabricación con aplicaciones prácticas.
1. Selección del servomotor de accionamiento de alimentación
1. En principio, el servomotor debe seleccionarse de acuerdo con las condiciones de carga. Hay dos tipos de cargas en el eje del motor: par de amortiguación y cargas de inercia. Ambas cargas deben calcularse correctamente y sus valores deben cumplir las siguientes condiciones: 1) Cuando la máquina herramienta está funcionando sin carga, en todo el rango de velocidad, el par de carga agregado al eje del servomotor debe estar dentro del rango nominal continuo. par del motor dentro del rango, es decir, debe estar en el área de trabajo continuo de la curva característica de velocidad de par. 2) El par de carga máximo, el ciclo de carga y el tiempo de sobrecarga están todos dentro del rango permitido de la curva característica proporcionada. 3) El par del motor durante la aceleración/desaceleración debe estar dentro de la zona de aceleración y desaceleración (o zona de trabajo intermitente). 4) Para cargas que requieren arranques, frenados frecuentes y cambios periódicos, se debe verificar el valor cuadrático medio del par en un ciclo. Y debe ser menor que el par nominal continuo del motor. 5) La inercia de carga agregada al eje del motor tendrá un impacto en la sensibilidad del motor y la precisión de todo el servosistema. Generalmente, cuando la carga es menor que la inercia del rotor del motor, la influencia anterior no es significativa. Pero cuando la inercia de la carga alcanza o incluso supera 5 veces la inercia del rotor, la sensibilidad y el tiempo de respuesta se verán muy afectados. Incluso puede provocar que el servoamplificador no pueda funcionar dentro del rango de ajuste normal. Por tanto, se debe evitar el uso de este tipo de inercia.
La relación recomendada entre la inercia del servomotor Jm y la inercia de la carga Jl es la siguiente:
Jl<5×Jm
1.
Método de cálculo del par de carga La fórmula de cálculo del par de carga añadido al eje del servomotor varía de una máquina a otra. Pero no importa qué tipo de maquinaria, se debe calcular el par de carga convertido al eje del motor.
Por lo general, el par de carga convertido al eje del servomotor se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Tl=(F*L/2πμ)+T0
Fórmula Media: Tl se convierte en el par de carga en el eje del motor (N.M);
F: La fuerza requerida para mover la mesa de trabajo axialmente
L: El par por revolución; del eje del motor Desplazamiento mecánico (M);
A: tuerca del husillo de bolas, par de fricción de la parte del cojinete convertido al valor en el eje del servomotor (N.M: accionamiento); Eficiencia del sistema
F: Depende del peso del banco de trabajo, el coeficiente de fricción, la fuerza de corte en dirección horizontal o vertical y si se utiliza un contrapeso (usado en el eje vertical).
Cuando no corta: F=μ*(W+fg), cuando corta: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf).
W: Peso del deslizador (banco de trabajo y pieza de trabajo) Kg
M: Coeficiente de fricción
Fc: Fuerza de reacción de la fuerza de corte
M: Coeficiente de fricción;
Fc: Fuerza de reacción de la fuerza de corte
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Fg: Fuerza de fijación con insertos
Fcf: La fuerza (kg) que actúa sobre el banco de trabajo debido a la fuerza de corte que se apoya contra la superficie del deslizador, es decir, el banco de trabajo presiona la dirección de avance de la presión del riel guía. Se debe prestar especial atención a los siguientes puntos al calcular el torque:
(a) Se debe considerar completamente el torque de fricción generado por el inserto. Normalmente, el par calculado únicamente a partir del peso y el coeficiente de fricción del cursor es muy pequeño. Preste especial atención al par causado por el apriete de los insertos y a los errores de precisión de la superficie deslizante.
(b) No se puede ignorar el par generado por la precarga del rodamiento y la tuerca, así como la fricción de la superficie de contacto de la bola de la precarga del tornillo. Equipos especialmente pequeños y ligeros. Esta respuesta de par afecta el par general. Así que preste especial atención.
(c) La fuerza de reacción de la fuerza de corte aumentará la fricción del banco de trabajo, por lo que el punto que soporta la fuerza de reacción de corte y el punto que soporta la fuerza motriz generalmente están separados. Como se muestra en la figura, en el momento en que se recibe una gran fuerza de reacción de corte, la carga sobre la superficie deslizante también aumenta. El aumento del par de fricción debido a esta carga se debe tener en cuenta al calcular el par durante el corte.
(d) El par de fricción se ve muy afectado por la velocidad de avance. Debe estudiarse y medirse debido a los cambios en el soporte de la mesa de velocidad (deslizador, bola, presión), el material de la superficie del deslizador y las condiciones de lubricación. causado por cambios en la fricción. Se han obtenido valores correctos.
(e) Por lo general, incluso en la misma máquina, cambia con factores como las condiciones de ajuste, la temperatura ambiente o las condiciones de lubricación. Al calcular el par de carga, intente obtener datos correctos utilizando los parámetros acumulados al medir el mismo tipo de maquinaria.
2. Cálculo de la inercia de carga.
Todas las piezas móviles accionadas por un motor, ya sea giratorio o lineal, se convierten en la carga de inercia del motor. La inercia total de la carga sobre el eje del motor se puede obtener calculando la inercia de cada componente accionado y sumándolas según ciertas reglas.
1) La inercia de cuerpos cilíndricos como husillos de bolas, engranajes, etc. al girar alrededor de su eje central se puede calcular según la siguiente fórmula: J=(πγ/32)*D4L(kg cm2 ) Si el mecanismo es de acero, se puede calcular según la siguiente fórmula: J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2) Donde: γLa densidad del material (kg/cm2) El diámetro directo de el cilindro D (cm) La longitud del cilindro L (cm)
2) La inercia de objetos que se mueven axialmente, como piezas de trabajo y mesas de trabajo, se puede obtener a partir de la siguiente fórmula: J=W*(L/ 2π)2 (kg cm2) Fórmula Media: W El peso del objeto que se mueve linealmente (kg) L Distancia recorrida por el motor en la dirección lineal por revolución (cm)
3) La inercia del cilindro cuando se mueve alrededor del centro es como se muestra en la figura: Cilindro alrededor del centro Ejemplos de esta situación incluyen la inercia durante el movimiento: Por ejemplo, para engranajes con diámetros grandes, para reducir la inercia, a menudo se cavan agujeros distribuidos uniformemente en el disco La inercia se puede calcular de la siguiente manera: J=Jo+W*R2(kg cm2) Donde: Jo es la inercia del cilindro cuando gira alrededor de su línea central (kgcm2) W El peso del cilindro (kg). R El radio de rotación (cm)
4) La inercia relativa al cambio de velocidad mecánica del eje del motor. El método de cálculo para convertir la inercia de carga Jo que se muestra en la figura anterior al eje del motor es el siguiente : J=(N1/N2)2Jo Donde: N1 N2 es el número de dientes del engranaje
3 Aceleración o desaceleración del motor El par cuando el motor acelera o desacelera
El. par cuando el motor acelera o desacelera
1) El par de aceleración durante la aceleración y desaceleración lineal se calcula de la siguiente manera: Ta=(2πVm/60*104) *1 /ta(Jm+JL)(1- e-ks.ta) Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta) Ta par de aceleración (N.M) Vm velocidad del motor durante el movimiento rápido (r /min) Ta tiempo de aceleración (seg) Jm inercia del motor (N.m.s2) JL inercia de carga (N.m.s2) Vr punto en el que el par de aceleración comienza a disminuir Ks ganancia del bucle de posición del servosistema (sec-1)
Curva de par de aceleración del motor cuando se acelera según la curva exponencial. En este momento, el par To a velocidad cero puede venir dado por la siguiente fórmula: To==(2πVm/60*104) *1/te(Jm+JL) Te curva exponencial aceleración y desaceleración Constante de tiempo
2) Cuando se ingresa un comando de velocidad de paso. El par de aceleración Ta en este momento es equivalente a To, que se puede obtener mediante la siguiente fórmula (ts=ks), Ta==(2πVm/60*104)*1/ts(Jm+JL).
3. La maquinaria de trabajo se pone en marcha con frecuencia y se requiere el par requerido durante el frenado.
Cuando la máquina en funcionamiento arranca y frena con frecuencia, es necesario comprobar si el motor está sobrecalentado. Para ello, es necesario calcular el valor cuadrático medio del par del motor en un ciclo y su valor. El valor cuadrático medio debe ser menor que el par continuo del motor.
Valor cuadrático medio del motor:
Trms=√[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T semanas
En la fórmula: Ta par de aceleración (N.M) | Tf par de fricción (N.M) | Para par durante la parada (N.
M) t1t2t3t semanas de tiempo conocido. Diagrama de tiempo conocido de la semana t1t2t3t
4. Cálculo del par para cambios cíclicos de carga
También es necesario calcular el valor cuadrático medio del par Trms en un ciclo. Y este valor es menor que el par nominal. De esta forma el motor no se sobrecalentará y funcionará con normalidad.
La inercia de la carga está estrechamente relacionada con la respuesta del motor y el tiempo de movimiento rápido ACC/DEC. Con una carga de inercia grande, cuando cambia el comando de velocidad, el motor tarda más en alcanzar esta velocidad. Cuando se utiliza la interpolación síncrona de dos ejes para el corte por arco de alta velocidad, el error causado por una carga de inercia grande será mayor que. el de una pequeña carga de inercia.
Normalmente, cuando la inercia de la carga es menor que la inercia del motor, los problemas antes mencionados generalmente no ocurren. Si es superior a 5 veces la inercia del rotor del motor, generalmente el servo tendrá reacciones adversas. Por ejemplo, las máquinas herramienta de corte por láser de alta velocidad deben considerar que la inercia de la carga es menor que la inercia del rotor del motor durante el diseño.