Рэдуктарны серварухавік можа быць карысным для тэхналогіі вярчальнага руху, але ёсць праблемы і абмежаванні, пра якія карыстальнікі павінны ведаць.
Аўтары: Дакота Мілер і Браян Найт
Мэты навучання
- Рэальныя сістэмы паваротнага серварушэння не дасягаюць ідэальнай прадукцыйнасці з-за тэхнічных абмежаванняў.
- Некалькі тыпаў ратацыйных серварухавікоў могуць забяспечыць перавагі для карыстальнікаў, але кожны з іх мае пэўныя праблемы або абмежаванні.
- Ратарныя серварухавікі з прамым прывадам забяспечваюць найлепшую прадукцыйнасць, але яны даражэйшыя за рэдуктары.
На працягу дзесяцігоддзяў рэдукцыйныя серварухавікі былі адным з найбольш распаўсюджаных інструментаў у прамысловай аўтаматызацыі. Рэдукцыйныя серварухавікі забяспечваюць пазіцыянаванне, падбор хуткасці, электроннае кіраванне кулачком, намотванне, нацяжэнне, зацяжку і эфектыўна падбіраюць магутнасць серварухавіка да нагрузкі. Узнікае пытанне: ці з'яўляецца рэдукцыйны серварухавік найлепшым варыянтам для тэхналогіі вярчальнага руху, ці ёсць лепшае рашэнне?
У ідэальным свеце паваротная сервасістэма мела б паказчыкі крутоўнага моманту і хуткасці, якія адпавядаюць прымяненню, таму рухавік не быў бы ні занадта вялікім, ні занадта малым. Спалучэнне рухавіка, элементаў перадачы і нагрузкі павінна мець бясконцую калянасць на кручэнне і нулявы люфт. На жаль, рэальныя паваротныя сервасістэмы ў рознай ступені не адпавядаюць гэтаму ідэалу.
У тыповай сервасістэме люфт вызначаецца як страта руху паміж рухавіком і нагрузкай, выкліканая механічнымі допускамі элементаў перадачы; гэта ўключае ў сябе любую страту руху ў рэдуктарах, рамянях, ланцугах і муфтах. Пры першым уключэнні машыны нагрузка будзе знаходзіцца недзе пасярэдзіне механічных допускаў (малюнак 1А).
Перш чым груз можа быць перамешчаны рухавіком, ён павінен павярнуцца, каб кампенсаваць увесь люфт у элементах перадачы (малюнак 1B). Калі рухавік пачынае запавольвацца ў канцы руху, становішча грузу можа фактычна абагнаць становішча рухавіка, бо імпульс пераносіць груз за межы становішча рухавіка.
Рухавік павінен зноў кампенсаваць люфт у процілеглым кірунку, перш чым прыкласці крутоўны момант да нагрузкі, каб запаволіць яе (малюнак 1C). Гэтая страта руху называецца люфтам і звычайна вымяраецца ў кутніх хвілінах, роўных 1/60 градуса. Рэдуктары, прызначаныя для выкарыстання з сервапрывадамі ў прамысловых установах, часта маюць характарыстыкі люфта ад 3 да 9 кутніх хвілін.
Крутная калянасць — гэта супраціўленне скручванню вала рухавіка, элементаў перадачы і нагрузкі ў адказ на прыкладанне крутоўнага моманту. Бясконца жорсткая сістэма перадавала б крутоўны момант на нагрузку без вуглавога адхілення вакол восі кручэння; аднак нават цвёрды сталёвы вал будзе злёгку скручвацца пад вялікай нагрузкай. Велічыня адхілення змяняецца ў залежнасці ад прыкладзенага крутоўнага моманту, матэрыялу элементаў перадачы і іх формы; інтуітыўна зразумела, што доўгія, тонкія дэталі будуць скручвацца больш, чым кароткія, тоўстыя. Гэта супраціўленне скручванню прымушае працаваць спіральныя спружыны, бо сцісканне спружыны злёгку скручвае кожны абарот дроту; больш тоўсты дрот робіць спружыну больш жорсткай. Усё, што менш за бясконцую крутальную калянасць, прымушае сістэму дзейнічаць як спружына, гэта значыць, патэнцыяльная энергія будзе захоўвацца ў сістэме, паколькі нагрузка супраціўляецца кручэнню.
У спалучэнні абмежаваная калянасць на кручэнне і люфт могуць значна пагоршыць прадукцыйнасць сервасістэмы. Люфт можа прывесці да нявызначанасці, бо энкодэр рухавіка паказвае становішча вала рухавіка, а не тое месца, дзе люфт дазволіў нагрузцы асесці. Люфт таксама стварае праблемы з наладай, бо нагрузка на кароткі час злучаецца і адлучаецца ад рухавіка, калі нагрузка і рухавік змяняюць кірунак адноснага руху. Акрамя люфту, абмежаваная калянасць на кручэнне назапашвае энергію, пераўтвараючы частку кінетычнай энергіі рухавіка і нагрузкі ў патэнцыйную энергію, вызваляючы яе пазней. Гэта запаволенае вызваленне энергіі выклікае ваганні нагрузкі, індукуе рэзананс, зніжае максімальна карысныя каэфіцыенты ўзмацнення налады і негатыўна ўплывае на хуткасць рэагавання і час усталявання сервасістэмы. Ва ўсіх выпадках памяншэнне люфту і павелічэнне калянасці сістэмы павысіць прадукцыйнасць сервасістэмы і спрасціць наладу.
Канфігурацыі серварухавікоў паваротнай восі
Найбольш распаўсюджаная канфігурацыя паваротнай восі — гэта паваротны серварухавік з убудаваным энкодэрам для зваротнай сувязі па становішчы і рэдуктарам для ўзгаднення даступнага крутоўнага моманту і хуткасці рухавіка з неабходным крутоўным момантам і хуткасцю нагрузкі. Рэдуктар — гэта прылада пастаяннай магутнасці, якая з'яўляецца механічным аналагам трансфарматара для ўзгаднення нагрузкі.
Палепшаная канфігурацыя абсталявання выкарыстоўвае паваротны серварухавік з прамым прывадам, які выключае элементы перадачы, непасрэдна злучаючы нагрузку з рухавіком. У той час як канфігурацыя з рэдуктарным рухавіком выкарыстоўвае злучэнне з валам адносна малога дыяметра, сістэма прамога прывада прымацоўвае нагрузку непасрэдна да фланца ротара значна большага памеру. Такая канфігурацыя ліквідуе люфт і значна павялічвае калянасць на кручэнне. Большая колькасць полюсаў і абмоткі з высокім крутоўным момантам рухавікоў з прамым прывадам адпавядаюць характарыстыкам крутоўнага моманту і хуткасці рэдуктарнага рухавіка з суадносінамі 10:1 або вышэй.
Час публікацыі: 12 лістапада 2021 г.
