Dimensionnement des servomoteurs : Un guide pas à pas pour les ingénieurs en mécanique

Premier cas donné : Veuillez sélectionner le servomoteur et le réducteur, le schéma des composants étant le suivant : Calcul du moment d'inertie pour la rotation du disque JL = MD2/8 = 50 * 502 / 8 = 15625 [kg-cm2] En supposant un rapport de réduction de 1:R, l'inertie de la charge réfléchie sur l'arbre du servomoteur est de 15625/R2. Selon la [...]

Table des matières

Premier cas

Compte tenu de ce qui précède :

  • Masse du disque M=50 kg
  • Diamètre du disque D=500 mm
  • Vitesse maximale du disque 60 tr/min

Veuillez sélectionner le servomoteur et le réducteur, le schéma des composants est le suivant :

Calcul du moment d'inertie pour la rotation du disque

JL = MD2/8 = 50 * 502 / 8 = 15625 [kg-cm2]

En supposant un rapport de réduction de 1:R, l'inertie de la charge réfléchie sur l'arbre du servomoteur est de 15625/R2.

Selon le principe que l'inertie de la charge doit être inférieure à trois fois l'inertie du rotor JM du moteur,

si l'on choisit un moteur de 400W, JM = 0,277 [kg-cm2],

puis : 15625 / R2 < 3*0.277, R2 > 18803, R > 137,

la vitesse de sortie = 3000/137 = 22 [tr/min],

ce qui ne répond pas à l'exigence.

Si l'on choisit un moteur de 500W, JM = 8,17 [kg-cm2],

puis : 15625 / R2 < 3*8.17, R2 > 637, R > 25,

la vitesse de sortie = 2000/25 = 80 [tr/min],

qui satisfait à cette exigence.

Ce type de transmission ayant une résistance minimale, les calculs de couple sont ignorés.

Deuxième cas

Compte tenu de ce qui précède :

  • Poids de la charge M = 50 kg
  • Courroie synchrone diamètre de la roue D = 120 mm
  • Taux de réduction R1 = 10, R2 = 2
  • Coefficient de frottement entre la charge et la table de la machine µ = 0,6
  • Vitesse de déplacement maximale de la charge : 30 m/min
  • Temps d'accélération de la charge du repos à la vitesse maximale : 200 ms

Sans tenir compte du poids de chaque roue du convoyeur,

Quelle est la puissance minimale requise pour qu'un moteur puisse entraîner une telle charge ?

Le schéma de principe du composant est le suivant :

1. Calculer l'inertie de la charge réfléchie sur l'arbre du moteur :

JL = M * D2 / 4 / R12 

   = 50 * 144 / 4 / 100

   = 18 [kg-cm2]

Selon le principe que l'inertie de la charge doit être inférieure à trois fois l'inertie du rotor du moteur (JM) :

JM > 6 [kg-cm2]

2. Calculer le couple nécessaire pour entraîner la charge du moteur :

Couple nécessaire pour surmonter les frottements :

Tf = M * g * µ * (D / 2) / R2 / R1

= 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10

= 0,882 [N-m]

Couple nécessaire à l'accélération :

Ta = M * a * (D / 2) / R2 / R1

= 50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10

= 0,375 [N-m]

Le couple nominal du servomoteur doit être supérieur à Tfet le couple maximal doit être supérieur à Tf + Ta.

3. Calcul de la vitesse requise du moteur :

N = v / (πD) * R1

= 30 / (3.14 * 0.12) * 10

= 796 [tr/min]

Troisième cas

Compte tenu de ce qui précède :

  • Poids de la charge M = 200 kg
  • Pas de vis PB = 20 mm
  • Diamètre de la vis DB = 50 mm
  • Poids de la vis MB = 40 kg
  • Coefficient de frottement µ = 0,2
  • Rendement mécanique η = 0,9
  • Vitesse de déplacement de la charge V = 30 m/min
  • Durée totale du mouvement t = 1,4 s
  • Temps d'accélération et de décélération t1 = t3 = 0.2 s
  • Temps de repos t4 = 0.3 s

Veuillez sélectionner le servomoteur avec la puissance minimale qui répond aux exigences de la charge,

Le diagramme des composants est le suivant :

1. Calcul de l'inertie de la charge convertie en arbre moteur

Inertie de charge du poids converti en arbre de moteur

JW = M * (PB / 2π)²

= 200 * (2 / 6.28)²

= 20,29 [kg-cm²]

L'inertie de rotation de la vis

JB = MB * DB² / 8

= 40 * 25 / 8

= 125 [kg-cm²]

Inertie totale de la charge

JL = JW + JB = 145,29 [kg-cm²]

2. Calcul de la vitesse du moteur

Vitesse du moteur requise

N = V / PB

= 30 / 0.02

= 1500 [tr/min]

3. Calcul du couple nécessaire pour entraîner la charge du moteur

Le couple nécessaire pour surmonter les frottements

Tf = M * g * µ * PB / 2π / η

= 200 * 9.8 * 0.2 * 0.02 / 2π / 0.9

= 1,387 [N-m]

Couple nécessaire lorsque le poids accélère

TA1 = M * a * PB / 2π / η

= 200 * (30 / 60 / 0.2) * 0.02 / 2π / 0.9

= 1,769 [N-m]

Couple nécessaire lorsque la vis accélère

TA2 = JB * α / η

= JB * (N * 2π / 60 / t)1) / η

= 0.0125 * (1500 * 6.28 / 60 / 0.2) / 0.9

= 10,903 [N-m]

Couple total nécessaire à l'accélération

TA = TA1 + TA2 = 12,672 [N-m]

4. Sélection du servomoteur

Couple nominal du servomoteur

T > Tf et T > Trms

Couple maximal du servomoteur

Tmax > Tf + TA

Enfin, le moteur ECMA-E31820ES a été sélectionné.

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Shane
Auteur

Shane

Fondateur de MachineMFG

En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.

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