პირდაპირი ძრავა და გადაცემათა კოლოფის მბრუნავი სერვომოტორი: დიზაინის უპირატესობის რაოდენობრივი განსაზღვრა: ნაწილი 1

სასწავლო მიზნები

• რეალურ სამყაროში მბრუნავი სერვო სისტემები არ აკმაყოფილებენ იდეალურ შესრულებას ტექნიკური შეზღუდვების გამო.
• მბრუნავი სერვომოტორების რამდენიმე სახეობას შეუძლია მომხმარებელთა სარგებელის მიწოდება, მაგრამ თითოეულს აქვს კონკრეტული გამოწვევა ან შეზღუდვა.
• პირდაპირი წამყვანი მბრუნავი სერვოძრავები გთავაზობთ საუკეთესო შესრულებას, მაგრამ ისინი უფრო ძვირია, ვიდრე გადაცემათა ძრავები.

ათწლეულების განმავლობაში, გადაცემის სერვოძრავები იყო ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ინსტრუმენტი სამრეწველო ავტომატიზაციის ხელსაწყოთა ყუთში.გადაცემის სევროძრავები გვთავაზობენ პოზიციონირებას, სიჩქარის შესატყვისს, ელექტრონულ კამერას, გრაგნილს, დაჭიმვას, გამკაცრებას და ეფექტურად შეესაბამება სერვოძრავის სიმძლავრეს დატვირთვას.ეს ბადებს კითხვას: არის თუ არა გადაცემის სერვომოტორი საუკეთესო ვარიანტი მბრუნავი მოძრაობის ტექნოლოგიისთვის, თუ არის უკეთესი გამოსავალი?

სრულყოფილ სამყაროში მბრუნავ სერვო სისტემას ექნება ბრუნვისა და სიჩქარის რეიტინგები, რომლებიც ემთხვევა აპლიკაციას, ასე რომ, ძრავა არც დიდი ზომისაა და არც მცირე ზომის.ძრავის, გადაცემის ელემენტების და დატვირთვის კომბინაციას უნდა ჰქონდეს უსასრულო ბრუნვის სიმტკიცე და ნულოვანი უკუშექცევა.სამწუხაროდ, რეალურ სამყაროში მბრუნავი სერვო სისტემები ამ იდეალს სხვადასხვა ხარისხით ჩამოუვარდება.

ტიპიურ სერვო სისტემაში უკუშექცევა განისაზღვრება, როგორც მოძრაობის დაკარგვა ძრავასა და დატვირთვას შორის, რომელიც გამოწვეულია გადამცემი ელემენტების მექანიკური ტოლერანტობით;ეს მოიცავს მოძრაობის ნებისმიერ დაკარგვას გადაცემათა კოლოფში, ქამრებში, ჯაჭვებში და შეერთებებში.როდესაც მანქანა თავდაპირველად ჩართულია, დატვირთვა ცურავს სადღაც მექანიკური ტოლერანტების შუაში (სურათი 1A).

სანამ დატვირთვა თავად გადაიწევს ძრავით, ძრავა უნდა შემობრუნდეს, რათა აითვისოს გადაცემის ელემენტებში არსებული ყველა დეფექტი (სურათი 1B).როდესაც ძრავა იწყებს შენელებას მოძრაობის ბოლოს, დატვირთვის პოზიციამ შეიძლება რეალურად გადალახოს ძრავის პოზიცია, რადგან იმპულსი ატარებს დატვირთვას ძრავის პოზიციის მიღმა.

ძრავმა კვლავ უნდა აიღოს დრეკადობა საპირისპირო მიმართულებით, სანამ დააწესებს ბრუნვას დატვირთვაზე მის შესანელებლად (სურათი 1C).მოძრაობის ამ დაკარგვას უკუქცევა ეწოდება და ჩვეულებრივ იზომება რკალის წუთებში, უდრის 1/60 გრადუსს.გადაცემათა კოლოფებს, რომლებიც განკუთვნილია სამრეწველო აპლიკაციებში სერვოსთან გამოსაყენებლად, ხშირად აქვთ უკუსვლის სპეციფიკაციები, რომლებიც მერყეობს 3-დან 9 წუთამდე.

ბრუნვის სიმტკიცე არის ძრავის ლილვის, გადაცემის ელემენტების და დატვირთვის წინააღმდეგობა ბრუნვის გამოყენების საპასუხოდ.უსაზღვროდ ხისტი სისტემა გადასცემს ბრუნს ტვირთს ბრუნვის ღერძის გარშემო კუთხური გადახრის გარეშე;თუმცა, მყარი ფოლადის ლილვიც კი ოდნავ იკეცება მძიმე დატვირთვის დროს.გადახრის სიდიდე იცვლება გამოყენებული ბრუნვის, გადამცემი ელემენტების მასალისა და მათი ფორმის მიხედვით;ინტუიციურად, გრძელი, წვრილი ნაწილები უფრო მეტად იგრიხება, ვიდრე მოკლე, მსუქანი.გრეხვისადმი ეს წინააღმდეგობა არის ის, რაც ააქტიურებს კოჭის ზამბარებს, რადგან ზამბარის შეკუმშვა მავთულის თითოეულ ბრუნს ოდნავ უხვევს;მსუქანი მავთული უფრო მყარ ზამბარას ქმნის.უსასრულო ბრუნვის სიხისტეზე ნაკლები, სისტემა ზამბარის სახით იმოქმედებს, რაც ნიშნავს, რომ სისტემაში შეინახება პოტენციური ენერგია, რადგან დატვირთვა ეწინააღმდეგება ბრუნვას.

ერთად შერწყმისას, სასრული ბრუნვის სიხისტე და უკუშექცევა შეიძლება მნიშვნელოვნად დააქვეითოს სერვო სისტემის მუშაობა.უკუშექცევამ შეიძლება გამოიწვიოს გაურკვევლობა, რადგან ძრავის ენკოდერი მიუთითებს ძრავის ლილვის პოზიციაზე და არა იმ ადგილას, სადაც უკუსვლამ დაუშვა დატვირთვა.Backlash ასევე წარმოგიდგენთ დარეგულირების საკითხებს, როდესაც დატვირთვა წყვილდება და წყდება ძრავიდან მოკლე დროში, როდესაც დატვირთვა და ძრავა უკუპირებს მიმართულებას.გარდა უკუშექცევისა, სასრული ბრუნვის სიმტკიცე ინახავს ენერგიას ძრავის კინეტიკური ენერგიის ნაწილის და დატვირთვის პოტენციურ ენერგიად გარდაქმნით და მოგვიანებით ათავისუფლებს მას.ენერგიის ეს დაგვიანებული გამოყოფა იწვევს დატვირთვის რხევას, იწვევს რეზონანსს, ამცირებს მაქსიმალურ გამოყენებად დარეგულირების მიღწევებს და უარყოფითად აისახება სერვო სისტემის რეაგირებასა და დალაგების დროს.ყველა შემთხვევაში, უკუშექცევის შემცირება და სისტემის სიხისტის გაზრდა გაზრდის სერვო მუშაობას და გაამარტივებს რეგულირებას.

მბრუნავი ღერძის სერვომოტორის კონფიგურაციები

მბრუნავი ღერძის ყველაზე გავრცელებული კონფიგურაცია არის მბრუნავი სერვომოტორი ჩაშენებული კოდირებით პოზიციის უკუკავშირისთვის და გადაცემათა კოლოფი, რომელიც შეესაბამება ძრავის ხელმისაწვდომი ბრუნვის და სიჩქარეს საჭირო ბრუნვასა და დატვირთვის სიჩქარეს.გადაცემათა კოლოფი არის მუდმივი სიმძლავრის მოწყობილობა, რომელიც არის ტრანსფორმატორის მექანიკური ანალოგი დატვირთვის შესატყვისად.

გაუმჯობესებული ტექნიკის კონფიგურაცია იყენებს პირდაპირი დისკის მბრუნავ სერვომოტორს, რომელიც გამორიცხავს გადაცემის ელემენტებს უშუალოდ დატვირთვის ძრავთან შეერთებით.მაშინ, როცა გადაცემათა ძრავის კონფიგურაცია იყენებს შეერთებას შედარებით მცირე დიამეტრის ლილვთან, პირდაპირი წამყვანი სისტემა დატვირთვას პირდაპირ ამაგრებს როტორის გაცილებით დიდ ფლანგზე.ეს კონფიგურაცია აქრობს უკუქცევას და მნიშვნელოვნად ზრდის ბრუნვის სიმტკიცეს.პირდაპირი წამყვანი ძრავების ბოძების მაღალი რაოდენობა და მაღალი ბრუნვის გრაგნილები ემთხვევა გადაცემათა ძრავის ბრუნვისა და სიჩქარის მახასიათებლებს 10:1 ან უფრო მაღალი თანაფარდობით.