Birbaşa sürücü və dişli fırlanan servomotor: Dizayn üstünlüyünün kəmiyyəti: 1-ci hissə

Öyrənmə Məqsədləri

• Real dünyadakı fırlanan servo sistemlər texniki məhdudiyyətlərə görə ideal performansdan geri qalır.
• Bir neçə növ fırlanan servomotorlar istifadəçilər üçün fayda təmin edə bilər, lakin hər birinin xüsusi problemi və ya məhdudiyyəti var.
• Birbaşa ötürücülü fırlanan servomotorlar ən yaxşı performansı təklif edir, lakin onlar dişli mühərriklərdən daha bahalıdır.

Onilliklər ərzində dişli servomotorlar sənaye avtomatlaşdırma alətlər qutusunda ən çox yayılmış vasitələrdən biri olmuşdur. Ötürücü sevromotorlar yerləşdirmə, sürət uyğunluğu, elektron əyilmə, dolama, gərginləşdirmə, sıxma tətbiqləri təklif edir və servomotorun gücünü yükə effektiv şəkildə uyğunlaşdırır. Bu, sual doğurur: dişli servomotor fırlanan hərəkət texnologiyası üçün ən yaxşı seçimdir, yoxsa daha yaxşı həll yolu varmı?

Mükəmməl bir dünyada, fırlanan servo sistemi tətbiqə uyğun gələn fırlanma anı və sürət reytinqlərinə sahib olacaq, beləliklə mühərrik nə böyük ölçülü, nə də kiçik ölçülüdür. Mühərrikin, ötürücü elementlərin və yükün birləşməsi sonsuz burulma sərtliyinə və sıfır boşluğa malik olmalıdır. Təəssüf ki, real dünya fırlanan servo sistemləri müxtəlif dərəcələrdə bu idealdan geri qalır.

Tipik bir servo sistemdə boşluq ötürücü elementlərin mexaniki dözümlülükləri nəticəsində mühərrik və yük arasında hərəkət itkisi kimi müəyyən edilir; bura sürət qutuları, kəmərlər, zəncirlər və muftalar boyunca hər hansı hərəkət itkisi daxildir. Maşın əvvəlcə işə salındıqda, yük mexaniki dözümlülüklərin ortasında bir yerdə üzəcək (Şəkil 1A).

Yükün özü motor tərəfindən köçürülməzdən əvvəl, ötürücü elementlərdə mövcud olan bütün boşluqları götürmək üçün mühərrik dönməlidir (Şəkil 1B). Hərəkətin sonunda motor yavaşlamağa başlayanda, yük mövqeyi faktiki olaraq motor mövqeyini keçə bilər, çünki impuls yükü motor mövqeyindən kənara aparır.

Yükü yavaşlatmaq üçün fırlanma anı tətbiq etməzdən əvvəl mühərrik yenidən əks istiqamətdə boşluq götürməlidir (Şəkil 1C). Bu hərəkət itkisi arxa zərbə adlanır və adətən dərəcənin 1/60 hissəsinə bərabər olan qövs dəqiqələri ilə ölçülür. Sənaye tətbiqlərində servolarla istifadə üçün nəzərdə tutulmuş sürət qutuları tez-tez 3 ilə 9 qövs dəqiqəsi arasında dəyişən boşluq xüsusiyyətlərinə malikdir.

Burulma sərtliyi mühərrik şaftının, ötürücü elementlərin və fırlanma momentinin tətbiqinə cavab olaraq yükün burulmasına qarşı müqavimətdir. Sonsuz sərt sistem fırlanma oxu ətrafında heç bir açısal əyilmə olmadan yükə fırlanma anı ötürərdi; lakin, hətta möhkəm bir polad şaft ağır yük altında bir qədər büküləcəkdir. Əyilmənin böyüklüyü tətbiq olunan fırlanma momentinə, ötürücü elementlərin materialına və onların formasına görə dəyişir; intuitiv olaraq, uzun, nazik hissələr qısa, yağlı hissələrdən daha çox büküləcəkdir. Bükülməyə qarşı olan bu müqavimət, yayların sıxılması ilə telin hər döngəsində azca büküldüyü üçün qıvrım yaylarını işə salır; yağlı məftil daha sərt yay yaradır. Sonsuz burulma sərtliyindən az olan hər hansı bir şey sistemin yay kimi fəaliyyət göstərməsinə səbəb olur, yəni yük fırlanmaya müqavimət göstərdiyi üçün potensial enerji sistemdə saxlanılacaqdır.

Birlikdə birləşdirildikdə, sonlu burulma sərtliyi və boşluq servo sistemin işini əhəmiyyətli dərəcədə pisləşdirə bilər. Boşluq qeyri-müəyyənliyə səbəb ola bilər, çünki motor kodlayıcısı boşluqun yükün yerləşməsinə icazə verdiyi yeri deyil, mühərrik şaftının vəziyyətini göstərir. Yük və mühərrik nisbi istiqaməti tərsinə çevirdikdə, yük cütləşdiyi və qısa müddətə motordan ayrıldığı üçün boşluq tənzimləmə problemlərini də təqdim edir. Boşluqdan əlavə, sonlu burulma sərtliyi mühərrikin və yükün kinetik enerjisinin bir hissəsini potensial enerjiyə çevirərək enerjini saxlayır və sonra onu buraxır. Bu gecikmiş enerji buraxılması yük salınmasına səbəb olur, rezonansa səbəb olur, maksimum istifadə edilə bilən tənzimləmə qazanclarını azaldır və servo sistemin cavab vermə qabiliyyətinə və yerləşmə müddətinə mənfi təsir göstərir. Bütün hallarda boşluqların azaldılması və sistemin sərtliyinin artırılması servo performansını artıracaq və tənzimləməni asanlaşdıracaq.

Dönər ox servomotor konfiqurasiyaları

Ən çox yayılmış fırlanan ox konfiqurasiyası, mövqe rəyi üçün daxili kodlayıcı və mühərrikin mövcud fırlanma anı və sürətini tələb olunan tork və yükün sürətinə uyğunlaşdırmaq üçün sürət qutusu olan fırlanan servomotordur. Sürət qutusu, yükün uyğunlaşdırılması üçün transformatorun mexaniki analoqu olan sabit bir güc cihazıdır.

Təkmilləşdirilmiş aparat konfiqurasiyası, yükü motora birbaşa birləşdirərək ötürücü elementləri aradan qaldıran birbaşa idarəedici fırlanan servomotordan istifadə edir. Ötürücü mühərrik konfiqurasiyası nisbətən kiçik diametrli şafta bir muftadan istifadə etdiyi halda, birbaşa sürücülük sistemi yükü birbaşa daha böyük rotor flanşına bağlayır. Bu konfiqurasiya boşluqları aradan qaldırır və burulma sərtliyini xeyli artırır. Birbaşa ötürücü mühərriklərin daha yüksək qütb sayı və yüksək fırlanma anı sarımları 10:1 və ya daha yüksək nisbətdə dişli mühərrikin fırlanma anı və sürət xüsusiyyətlərinə uyğun gəlir.