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為什么適當(dāng)?shù)剡x擇一個電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸是一項挑戰(zhàn)
來源:上海自動化儀表有限公司作者:發(fā)表時間:2019-11-07 09:15:50【小中大】
電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是緊湊高效的電動設(shè)備,用于許多需要精確位置控制的工業(yè)應(yīng)用中,例如機(jī)器人技術(shù),傳送帶和自動開門器??稍谛枰囟ㄈ蝿?wù)和位置的機(jī)器中推動和旋轉(zhuǎn)零件。由于電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以相對較小的封裝提供了很高的效率和功率,因此,您可能會發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)剡x擇一個電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸是一項挑戰(zhàn)。

調(diào)整電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸時要設(shè)法達(dá)到平衡
選擇電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種平衡。如果選擇的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸過小,它將無法承受負(fù)載。如果您正在考慮加大電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸以確保性能得到保證,那么您并不孤單。美國能源部報告說,美國大約80%的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)超大型。但是,如果您確實偏愛電動機(jī)的尺寸過大,則在購買價格和運營成本方面可能會顯得過于昂貴。如果要避免此問題并適當(dāng)調(diào)整電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸,則首先需要考慮以下關(guān)鍵尺寸因素:慣性,速度和扭矩。在此過程中還會影響其他因素,例如基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),環(huán)境和物理大小限制,我們也會對此進(jìn)行討論。
慣量:了解電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載
慣性是物體抵抗速度變化的趨勢,每個旋轉(zhuǎn)的物體都具有慣性。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載(或從動部件)各自具有慣性,并且它們的慣性有多相似或相異會影響電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。負(fù)載慣量與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)慣量之比-即負(fù)載慣量(JL)除以電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)慣量(JM)-是電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型的最重要方面之一。
電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載的慣性矩就是該電阻的量度。通常,您可以在制造商的數(shù)據(jù)表上找到電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性矩,該慣性矩可以測量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)克服負(fù)載阻力的力。確定負(fù)載的慣性矩更為復(fù)雜。除外部負(fù)載外,與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器和聯(lián)軸器有關(guān)的組件都必須包括在此測量中。
一般來說,慣性比通常為5:1。如果性能不是很關(guān)鍵,則10:1或更高的水平就足夠了。為了獲得最高的性能,您可能會考慮將慣性比設(shè)為2:1,因為控制回路的調(diào)整變得更加容易,并且您可以在較低的比率下受益于更高的機(jī)器性能。如果所有其他尺寸系數(shù)均相等,則較低的慣性比是優(yōu)選的。但是,選擇極低的慣性比的缺點是,相對于所獲得的性能,您最終可能會得到非常大,笨重且昂貴的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
速度:了解運動曲線
調(diào)整大小的另一個關(guān)鍵因素是速度。為了確定電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸,它有助于了解負(fù)載移動的速度和距離。它還有助于了解慣性比和運動曲線。如果您正在使用需要設(shè)備執(zhí)行重復(fù)運動的應(yīng)用程序,則有助于在整個循環(huán)中確定所需的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度。這樣做時,請記住要允許加減速,因為電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能像步進(jìn)電機(jī)那樣改變速度。對于非重復(fù)性操作,請確定操作所需的峰值速度和加速度。
扭矩:您需要多少?
扭矩是旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置需要多少力的量度。了解負(fù)載慣量和速度后,檢查電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩-速度曲線以獲取所需的轉(zhuǎn)矩值。在曲線圖上,速度表示在垂直或y軸上,而轉(zhuǎn)矩表示在水平或x軸上。您需要知道的計算是所需的連續(xù)轉(zhuǎn)矩,峰值轉(zhuǎn)矩和最大電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度。必要的連續(xù)轉(zhuǎn)矩量必須落在轉(zhuǎn)矩-速度曲線的連續(xù)工作區(qū)域內(nèi)。此外,所需的峰值轉(zhuǎn)矩量也必須落在伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩-速度曲線的間歇工作區(qū)域內(nèi),因為短暫的轉(zhuǎn)矩脈沖不會使電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于過熱的危險中。
調(diào)整大小的其他注意事項:基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),環(huán)境和占地面積
相對簡單的考慮因素是電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu):即,您計劃使用的電源的電壓和頻率特性。根據(jù)您的應(yīng)用,可以選擇直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)或角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。盡管電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率輸出較低,但它們更穩(wěn)定,運行更平穩(wěn)。角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)比直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)效率更高,并且輸出功率更高,但射頻噪聲也更大,。
電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型的一個經(jīng)常被忽略的因素是電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將運行的環(huán)境。大多數(shù)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的額定環(huán)境溫度為40攝氏度(104華氏度),這通常在工廠和工業(yè)環(huán)境中使用。但是您應(yīng)牢記整個系統(tǒng)的環(huán)境溫度,但是與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電子設(shè)備的額定溫度可能為25攝氏度(華氏77度)。同樣,極低的溫度也會影響電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的潤滑油,從而導(dǎo)致電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的失速。如果環(huán)境中有灰塵,濕氣和污染,則需要考慮使用IP等級的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
物理尺寸的限制是實際考慮。有時,沒有足夠的空間容納您想要的機(jī)架尺寸的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果直徑是主要問題,則某些制造商會通過在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計中增加磁性疊片堆疊的層數(shù)來增加特定框架尺寸的功率。結(jié)果,電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以更長但不更寬為代價產(chǎn)生了更多的功率。即使在這種方法中也有局限性,并且它進(jìn)一步支持了正確調(diào)整電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸的觀點。
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