ბრუნვითი მოძრაობის ტექნოლოგიისთვის გადაცემათა კოლოფიანი სერვოძრავა შეიძლება სასარგებლო იყოს, თუმცა არსებობს გამოწვევები და შეზღუდვები, რომელთა შესახებაც მომხმარებლებმა უნდა იცოდნენ.
ავტორები: დაკოტა მილერი და ბრაიან ნაიტი
სასწავლო მიზნები
- ტექნიკური შეზღუდვების გამო, რეალური სამყაროს როტაციული სერვო სისტემები იდეალურ შესრულებას ვერ ახერხებენ.
- მბრუნავი სერვოძრავების რამდენიმე ტიპს შეუძლია მომხმარებლებისთვის სარგებელი მოუტანოს, მაგრამ თითოეულს აქვს კონკრეტული გამოწვევა ან შეზღუდვა.
- პირდაპირი ამძრავის მქონე მბრუნავი სერვოძრავები საუკეთესო მუშაობას გვთავაზობენ, თუმცა ისინი უფრო ძვირია, ვიდრე გადაცემათა კოლოფის ძრავები.
ათწლეულების განმავლობაში, გადაცემათა კოლოფიანი სერვოძრავები სამრეწველო ავტომატიზაციის ერთ-ერთ ყველაზე გავრცელებულ ინსტრუმენტს წარმოადგენდა. გადაცემათა კოლოფიანი სერვოძრავები გვთავაზობენ პოზიციონირების, სიჩქარის შესაბამისობის, ელექტრონული კამერის, დახვევის, დაჭიმვის, გამკაცრების აპლიკაციებს და ეფექტურად ასწორებენ სერვოძრავის სიმძლავრეს დატვირთვასთან. ეს ბადებს კითხვას: არის თუ არა გადაცემათა კოლოფიანი სერვოძრავა საუკეთესო ვარიანტი ბრუნვითი მოძრაობის ტექნოლოგიისთვის, თუ არსებობს უკეთესი გამოსავალი?
იდეალურ შემთხვევაში, როტაციულ სერვოსისტემას ექნება ბრუნვის მომენტი და სიჩქარის მაჩვენებლები, რომლებიც შეესაბამება დანიშნულებას, ამიტომ ძრავა არც დიდია და არც მცირე. ძრავის, ტრანსმისიის ელემენტების და დატვირთვის კომბინაციას უნდა ჰქონდეს უსასრულო ბრუნვითი სიმტკიცე და ნულოვანი უკუცემა. სამწუხაროდ, რეალურ სამყაროში როტაციული სერვო სისტემები სხვადასხვა ხარისხით ვერ აკმაყოფილებენ ამ იდეალს.
ტიპურ სერვოსისტემაში უკუცემა განისაზღვრება, როგორც ძრავასა და დატვირთვას შორის მოძრაობის დაკარგვა, რომელიც გამოწვეულია ტრანსმისიის ელემენტების მექანიკური ტოლერანტობით; ეს მოიცავს ნებისმიერ მოძრაობის დაკარგვას გადაცემათა კოლოფებში, ღვედებში, ჯაჭვებსა და შეერთებებში. როდესაც მანქანა თავდაპირველად ჩაირთვება, დატვირთვა სადღაც მექანიკური ტოლერანტობის შუაში იქნება (სურათი 1A).
სანამ ძრავა თავად დატვირთვას გადაადგილებს, ძრავა უნდა ბრუნავდეს, რათა შეავსოს ტრანსმისიის ელემენტებში არსებული ყველა სიცარიელე (სურათი 1B). როდესაც ძრავა მოძრაობის ბოლოს შენელებას იწყებს, დატვირთვის პოზიციამ შეიძლება რეალურად გადაასწროს ძრავის პოზიციას, რადგან იმპულსი დატვირთვას ძრავის პოზიციის მიღმა გადაიტანს.
ძრავამ კვლავ უნდა შეავსოს მოდუნება საპირისპირო მიმართულებით, სანამ დატვირთვაზე ბრუნვის მომენტს გამოიყენებს მისი შენელებისთვის (სურათი 1C). მოძრაობის ამ დანაკარგს უკუქცევა ეწოდება და, როგორც წესი, იზომება რკალურ წუთებში, რაც უდრის გრადუსის 1/60-ს. სამრეწველო დანიშნულებით სერვოძრავებთან გამოსაყენებლად შექმნილ გადაცემათა კოლოფებს ხშირად აქვთ უკუქცევის სპეციფიკაციები 3-დან 9 რკალურ წუთამდე.
ბრუნვის სიმტკიცე არის ძრავის ლილვის, ტრანსმისიის ელემენტებისა და დატვირთვის ბრუნვისადმი წინააღმდეგობა ბრუნვის მომენტის გამოყენების საპასუხოდ. უსასრულოდ ხისტი სისტემა ბრუნვის მომენტს დატვირთვას გადასცემს ბრუნვის ღერძის გარშემო კუთხური გადახრის გარეშე; თუმცა, მძიმე დატვირთვის ქვეშ მყარი ფოლადის ლილვიც კი ოდნავ გადაიხვევა. გადახრის სიდიდე დამოკიდებულია გამოყენებული ბრუნვის მომენტზე, ტრანსმისიის ელემენტების მასალასა და მათ ფორმაზე; ინტუიციურად, გრძელი, თხელი ნაწილები უფრო მეტად გადაიხვევა, ვიდრე მოკლე, სქელი ნაწილები. ბრუნვისადმი ეს წინააღმდეგობა არის ის, რაც სპირალურ ზამბარებს ამუშავებს, რადგან ზამბარის შეკუმშვა მავთულის თითოეულ ბრუნს ოდნავ ახვევს; უფრო სქელი მავთული უფრო მყარ ზამბარას ქმნის. უსასრულო ბრუნვის სიმტკიცეზე ნაკლები ნებისმიერი რამ იწვევს სისტემის ზამბარის როლში მოქმედებას, რაც ნიშნავს, რომ პოტენციური ენერგია დაგროვდება სისტემაში, რადგან დატვირთვა ეწინააღმდეგება ბრუნვას.
ერთად შერწყმისას, სასრული ბრუნვითი სიხისტე და უკუცემა მნიშვნელოვნად აუარესებს სერვოსისტემის მუშაობას. უკუცემამ შეიძლება გამოიწვიოს გაურკვევლობა, რადგან ძრავის კოდიორი მიუთითებს ძრავის ლილვის პოზიციას და არა იმას, თუ სად მისცა უკუცემამ დატვირთვას დაწყნარების საშუალება. უკუცემა ასევე იწვევს რეგულირების პრობლემებს, რადგან დატვირთვა ხანმოკლედ უერთდება და შორდება ძრავას, როდესაც დატვირთვა და ძრავა ცვლის ფარდობით მიმართულებას. უკუცემის გარდა, სასრული ბრუნვითი სიხისტე ინახავს ენერგიას ძრავისა და დატვირთვის კინეტიკური ენერგიის ნაწილის პოტენციურ ენერგიად გარდაქმნით და მოგვიანებით გამოყოფით. ენერგიის ეს დაგვიანებული გამოთავისუფლება იწვევს დატვირთვის რხევას, იწვევს რეზონანსს, ამცირებს რეგულირების მაქსიმალურ გამოყენებად მოგებას და უარყოფითად მოქმედებს სერვოსისტემის რეაგირებასა და დაწყნარების დროზე. ყველა შემთხვევაში, უკუცემის შემცირება და სისტემის სიხისტის გაზრდა გაზრდის სერვოსისტემის მუშაობას და გაამარტივებს რეგულირებას.
ბრუნვის ღერძის სერვოძრავის კონფიგურაციები
ბრუნვის ღერძის ყველაზე გავრცელებული კონფიგურაცია არის ბრუნვითი სერვოძრავა ჩაშენებული კოდირებით პოზიციის უკუკავშირისთვის და გადაცემათა კოლოფით, რათა ძრავის არსებული ბრუნვის მომენტი და სიჩქარე შეესაბამებოდეს დატვირთვის საჭირო ბრუნვის მომენტსა და სიჩქარეს. გადაცემათა კოლოფი არის მუდმივი სიმძლავრის მოწყობილობა, რომელიც წარმოადგენს ტრანსფორმატორის მექანიკურ ანალოგს დატვირთვის შესატყვისად.
გაუმჯობესებული აპარატურის კონფიგურაცია იყენებს პირდაპირი ამძრავის მქონე მბრუნავ სერვოძრავას, რომელიც გამორიცხავს გადამცემი ელემენტების საჭიროებას დატვირთვის ძრავასთან პირდაპირ შეერთებით. მაშინ, როდესაც გადაცემათა კოლოფის კონფიგურაცია იყენებს შედარებით მცირე დიამეტრის ლილვთან შეერთებას, პირდაპირი ამძრავის სისტემა დატვირთვას პირდაპირ ამაგრებს როტორის გაცილებით დიდ ფლანგზე. ეს კონფიგურაცია გამორიცხავს უკუქცევას და მნიშვნელოვნად ზრდის ბრუნვით სიმტკიცეს. პირდაპირი ამძრავის მქონე ძრავების უფრო მაღალი პოლუსების რაოდენობა და მაღალი ბრუნვის მომენტის გრაგნილები შეესაბამება გადაცემათა კოლოფის ბრუნვის მომენტისა და სიჩქარის მახასიათებლებს 10:1 ან მეტი თანაფარდობით.
გამოქვეყნების დრო: 2021 წლის 12 ნოემბერი
