Gírmótor getur verið gagnlegur fyrir snúningshreyfingartækni, en það eru áskoranir og takmarkanir sem notendur þurfa að vera meðvitaðir um.
Eftir: Dakota Miller og Bryan Knight
Námsmarkmið
- Raunveruleg snúningsservokerfi ná ekki kjörframmistöðu vegna tæknilegra takmarkana.
- Nokkrar gerðir snúningsmótora geta veitt notendum kosti, en hver þeirra hefur sínar áskoranir eða takmarkanir.
- Beindrifin snúningsservómótorar bjóða upp á bestu afköstin, en þeir eru dýrari en gírmótorar.
Í áratugi hafa gírmótorar verið eitt algengasta verkfærið í verkfærakistunni fyrir iðnaðarsjálfvirkni. Gírmótorar bjóða upp á staðsetningu, hraðajöfnun, rafræna kambstillingu, vindingu, spennu og herðingu og aðlaga afl servómótors á skilvirkan hátt að álaginu. Þetta vekur upp spurninguna: er gírmótor besti kosturinn fyrir snúningshreyfingartækni eða er til betri lausn?
Í fullkomnum heimi hefði snúningsservókerfi tog- og hraðagildi sem passa við notkunina, þannig að mótorinn er hvorki of stór né of lítill. Samsetning mótorsins, gírkassans og álagsins ætti að hafa óendanlegan snúningsstífleika og ekkert bakslag. Því miður ná raunveruleg snúningsservókerfi ekki þessari hugsjón í mismunandi mæli.
Í dæmigerðu servókerfi er bakslag skilgreint sem hreyfingartap milli mótorsins og álagsins sem orsakast af vélrænum vikmörkum gírkassans; þetta felur í sér allt hreyfingartap í gírkassa, beltum, keðjum og tengingum. Þegar vél er fyrst ræst mun álagið fljóta einhvers staðar í miðjum vélrænu vikmörkunum (Mynd 1A).
Áður en mótorinn getur fært byrðina sjálfa verður hann að snúast til að taka upp allt slak sem er í gírkassanum (Mynd 1B). Þegar mótorinn byrjar að hægja á sér í lok hreyfingar getur byrðisstaðan í raun tekið fram úr mótorstöðunni þar sem skriðþungi ber byrðina út fyrir mótorstöðuna.
Mótorinn verður aftur að taka upp slakið í gagnstæða átt áður en tog er beitt á álagið til að hægja á því (Mynd 1C). Þetta hreyfitap kallast bakslag og er venjulega mælt í bogamínútum, sem jafngildir 1/60 af gráðu. Gírkassar sem eru hannaðir til notkunar með servóum í iðnaðarforritum hafa oft bakslagsupplýsingar á bilinu 3 til 9 bogamínútur.
Snúningsstífleiki er viðnám gegn snúningi mótorskaftsins, gírkassans og álagsins sem svar við beitingu togs. Óendanlega stíft kerfi myndi flytja tog til álagsins án þess að beygja sig um snúningsásinn; þó mun jafnvel heilsteyptur stálskaft snúast örlítið undir miklu álagi. Stærð sveigjunnar er breytileg eftir því togi sem beitt er, efni gírkassans og lögun þeirra; innsæið er að langir, þunnir hlutar munu snúast meira en stuttir, þykkir. Þessi viðnám gegn snúningi er það sem gerir spiralfjaðrir að verkum, þar sem þjöppun á fjöðrinni snýr hverri snúningi vírsins örlítið; þykkari vír gerir stífari fjöður. Allt minna en óendanleg snúningsstífleiki veldur því að kerfið virkar sem fjöður, sem þýðir að hugsanleg orka verður geymd í kerfinu þegar álagið stendur gegn snúningi.
Þegar takmarkaður snúningsstífleiki og bakslag eru sett saman geta þau dregið verulega úr afköstum servókerfis. Bakslag getur skapað óvissu þar sem mótorkóðarinn gefur til kynna staðsetningu ás mótorsins, ekki hvar bakslagið hefur leyft álaginu að setjast. Bakslag veldur einnig vandamálum með stillingu þar sem álagið tengist og losnar frá mótornum í stutta stund þegar álagið og mótorinn snúast við í hlutfallslegri stefnu. Auk bakslags geymir takmarkaður snúningsstífleiki orku með því að breyta hluta af hreyfiorku mótorsins og álagsins í stöðuorku og losar hana síðar. Þessi seinkaða orkulosun veldur sveiflum í álaginu, veldur ómun, dregur úr hámarks nothæfum stillingarhagnaði og hefur neikvæð áhrif á svörun og stillingartíma servókerfisins. Í öllum tilvikum mun það að draga úr bakslagi og auka stífleika kerfisins auka afköst servósins og einfalda stillingu.
Stillingar á snúningsása servómótorum
Algengasta stilling snúningsássins er snúningsservómótor með innbyggðum kóðara fyrir stöðuviðbrögð og gírkassa til að passa tiltækt tog og hraða mótorsins við nauðsynlegt tog og hraða álagsins. Gírkassinn er tæki með stöðugu afli sem er vélræn hliðstæða spenni fyrir álagsjöfnun.
Bætt vélbúnaðarstilling notar beintengdan snúningsservómótor, sem útilokar gírskiptingarþætti með því að tengja álagið beint við mótorinn. Þó að gírmótorstillingin noti tengingu við tiltölulega lítinn ás, þá boltar beintengda drifkerfið álagið beint við mun stærri snúningsflans. Þessi stilling útilokar bakslag og eykur snúningsstífleika til muna. Hærri pólfjöldi og há togvíxl í beintengdum mótora passa við tog- og hraðaeiginleika gírmótors með hlutfallinu 10:1 eða hærra.
Birtingartími: 12. nóvember 2021
