De dimensionering van servomotoren: Een stap-voor-stap handleiding voor werktuigbouwkundigen

Heb je je ooit afgevraagd hoe machines de perfecte motor kiezen? Dit artikel onthult het fascinerende proces achter het kiezen van de juiste servomotor voor verschillende mechanische taken. Duik erin om de berekeningen en criteria te begrijpen die ingenieurs gebruiken om efficiëntie en precisie in machines te garanderen.

Inhoudsopgave

Geval één

Gegeven:

  • Schijfmassa M=50 kg
  • Schijfdiameter D=500 mm
  • Maximale schijfsnelheid 60 rpm

Selecteer de servomotor en reductietandwiel, het componentenschema ziet er als volgt uit:

Het traagheidsmoment voor de schijfomwenteling berekenen

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

Uitgaande van een overbrengingsverhouding van 1:R, is de traagheid van de belasting op de servomotoras 15625/R2.

Volgens het principe dat de traagheid van de belasting kleiner moet zijn dan drie keer de traagheid van de rotor JM van de motor,

als een 400W motor is geselecteerd, JM = 0,277 [kg-cm2],

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

het uitgaande toerental = 3000/137 = 22 [rpm],

die niet aan de vereiste voldoet.

Als een 500W motor is geselecteerd, JM = 8,17 [kg-cm2],

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

het uitgaande toerental = 2000/25 = 80 [rpm],

die aan de vereiste voldoet.

Dit type transmissie heeft minimale weerstand, dus koppelberekeningen worden genegeerd.

Geval Twee

Gegeven:

  • Belastingsgewicht M = 50 kg
  • Synchrone riem wieldiameter D = 120 mm
  • Verminderingsfactor R1 = 10, R2 = 2
  • Wrijvingscoëfficiënt tussen belasting en machinetafel µ = 0,6
  • Maximale bewegingssnelheid van de lading: 30 m/min
  • Tijd voor lading om te versnellen van rust naar maximale snelheid: 200ms

Zonder rekening te houden met het gewicht van elk transportbandwiel,

Wat is het minimaal vereiste vermogen voor een motor om een dergelijke belasting aan te drijven?

Het schematische diagram van de component ziet er als volgt uit:

1. De traagheid van de belasting berekenen die op de motoras wordt gereflecteerd:

JL = M * D2 / 4 / R12 

   = 50 * 144 / 4 / 100

   = 18 [kg-cm2]

Volgens het principe dat de traagheid van de belasting minder moet zijn dan drie keer de traagheid van de motorrotor (JM):

JM > 6 [kg-cm2]

2. Het vereiste koppel berekenen om de motorbelasting aan te drijven:

Koppel dat nodig is om wrijving te overwinnen:

Tf = M * g * µ * (D / 2) / R2 / R1

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

= 0,882 [N-m]

Benodigd koppel voor acceleratie:

Ta = M * a * (D / 2) / R2 / R1

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

= 0,375 [N-m]

Het nominale koppel van de servomotor moet groter zijn dan Tfen het maximumkoppel moet groter zijn dan Tf + Ta.

3. De vereiste motorsnelheid berekenen:

N = v / (πD) * R1

= 30 / (3.14 * 0.12) * 10

= 796 [rpm]

Geval drie

Gegeven:

  • Belastingsgewicht M = 200 kg
  • Schroefafstand PB = 20 mm
  • Schroefdiameter DB = 50 mm
  • Gewicht schroef MB = 40 kg
  • Wrijvingscoëfficiënt µ = 0,2
  • Mechanisch rendement η = 0,9
  • Bewegingssnelheid last V = 30 m/min
  • Totale bewegingstijd t = 1,4 s
  • Acceleratie- en deceleratietijd t1 = t3 = 0.2 s
  • Rusttijd t4 = 0.3 s

Selecteer de servomotor met het minimale vermogen dat voldoet aan de belastingseisen,

Het componentendiagram ziet er als volgt uit:

1. Berekening van de traagheid van de belasting omgerekend naar de motoras

Traagheidsbelasting van het gewicht omgerekend naar de motoras

JW = M * (PB / 2π)²

= 200 * (2 / 6.28)²

= 20,29 [kg-cm²]

De rotatietraagheid van de schroef

JB = MB * DB² / 8

= 40 * 25 / 8

= 125 [kg-cm²]

Totale traagheid belasting

JL = JW + JB = 145,29 [kg-cm²]

2. Berekening van motorsnelheid

Vereist motortoerental

N = V / PB

= 30 / 0.02

= 1500 [rpm]

3. Berekening van het koppel dat nodig is om de motorbelasting aan te drijven

Het koppel dat nodig is om wrijving te overwinnen

Tf = M * g * µ * PB / 2π / η

= 200 * 9.8 * 0.2 * 0.02 / 2π / 0.9

= 1,387 [N-m]

Benodigd koppel wanneer het gewicht versnelt

TA1 = M * a * PB / 2π / η

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

= 1,769 [N-m]

Benodigd koppel wanneer de schroef versnelt

TA2 = JB * α / η

= JB * (N * 2π / 60 / t1) / η

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

= 10,903 [N-m]

Totaal koppel vereist voor versnelling

TA = TA1 + TA2 = 12,672 [N-m]

4. Selectie van servomotor

Nominaal koppel van de servomotor

T > Tf en T > Trms

Maximaal koppel van de servomotor

Tmax > Tf + TA

Uiteindelijk werd de ECMA-E31820ES motor geselecteerd.

Vergeet niet: sharing is caring! : )
Shane
Auteur

Shane

Oprichter van MachineMFG

Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.

Volgende

H Beam Maten en Gewichtstabel

Heb je je ooit afgevraagd wat de verborgen wereld is van H-balken? In dit boeiende artikel ontrafelen we de mysteries achter deze essentiële constructiecomponenten. Onze deskundige werktuigbouwkundige...
MachineMFG
Til uw bedrijf naar een hoger niveau
Abonneer je op onze nieuwsbrief
Het laatste nieuws, artikelen en bronnen, wekelijks naar je inbox gestuurd.
© 2024. Alle rechten voorbehouden.

Neem contact met ons op

Je krijgt binnen 24 uur antwoord van ons.