選型計算前,首先要確定的是機構末端的位置和速度要求,再者確定傳動(dòng)機構。此時(shí)即可選擇伺服電機和對應的減速器。
選型過(guò)程中,主要考慮以下參數:
伺服電機功率和速度
根據結構形式和最終負載的速度和加速度要求,計算電機所需功率和速度。值得注意的是,通常情況下需要結合所選電機的速度選取減速機的減速比。
在實(shí)際選型過(guò)程中,比如負載為水平運動(dòng),因為各個(gè)傳動(dòng)機構的摩擦系數和風(fēng)載系數的不確定性,公式P=T*N/9549往往無(wú)法明確計算(無(wú)法精確計算扭矩的大小)。而在實(shí)踐過(guò)程中,也發(fā)現使用伺服電機所需功率最大處往往是加減速階段。所以,通過(guò)T=F*R=m*a*R可定量計算所需電機的功率大小和減速機的減速比(m:負載質(zhì)量;a:負載加速度;R:負載旋轉半徑)。
伺服電機有以下幾點(diǎn)需要注意:
a) 電機的功率富余系數;
b) 考慮機構的傳動(dòng)效率;
c) 減速機的輸入和輸出扭矩是否達標,并有一定的安全系數;
d) 后期是否會(huì )有加大速度的可能性。
值得一提的是,在傳統行業(yè)中,例如起重機等行業(yè),使用普通的感應電機驅動(dòng),加速度無(wú)明確要求,計算過(guò)程使用的是經(jīng)驗公式。
注:負載垂直運行的情況下,注意把重力加速度計算在內。
4.2 慣量匹配
要實(shí)現對負載的高精度控制,需要考慮電機與系統的慣量是否匹配。
對于為什么需要慣量匹配的問(wèn)題,網(wǎng)上并沒(méi)有給出一統江湖的說(shuō)法。個(gè)人理解有限,在這里就不解釋了。有興趣的朋友可以自行考證一下并告知一聲。慣量匹配的原則為:考慮系統慣量折合到電機軸上,與電機的慣量比不大于10(西門(mén)子);比值越小,控制穩定性越好,但需要更大的電機,性?xún)r(jià)比更低。具體的計算方法如有不明白的請自行補學(xué)大學(xué)'理論力學(xué)'。
4.3 伺服電機精度要求
計算經(jīng)過(guò)減速機和傳動(dòng)機構的變化后,電機的控制精度是否能夠滿(mǎn)足負載的要求。減速器或某些傳動(dòng)機構有一定的回程間隙,都需要考慮。
4.4 控制匹配
這個(gè)方面主要是與電氣設計人員溝通確認,比如伺服控制器的通訊方式是否與PLC匹配,編碼器類(lèi)型及是否需要引出數據等。
5.品牌
目前市場(chǎng)上伺服電機品牌眾多,性能也是千差萬(wàn)別。大體來(lái)說(shuō),如果不差錢(qián),就選用歐美的,稍微差點(diǎn)錢(qián),選日本的,再次臺灣和大陸產(chǎn)的。不是作者崇洋媚外,是實(shí)際使用得來(lái)的教訓。根據過(guò)往經(jīng)驗,國產(chǎn)的伺服電機本體基本性能上沒(méi)什么問(wèn)題,主要伺服控制器的控制算法、集成度和和穩定性方面有一定的差距。希望國內廠(chǎng)商繼續努力,縮小與國外產(chǎn)品的差距。
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