Neli funktsiooni, mida kõrge ülekandearv täidab samaaegselt
Enamik insenere valib ülekandearvu arvutamise teel: T_väljund = T_mootor × i × η, seejärel valides väikseima i, mis annab vajaliku väljundpöördemomendi. See on pöördemomendi funktsiooni puhul õige – kuid ülekandearv täidab samaaegselt kolme lisafunktsiooni ja suure ülekandearvuga rakenduste puhul (i ≥ 64:1) mõjutavad need lisafunktsioonid spetsifikatsiooni sageli tugevamalt kui ainult pöördemoment.
Skaleerub lineaarselt ülekandearvuga. Standardne valikuarvutus. Piiratud käigukasti väljundmomendi ülempiiriga – i suurendamine üle punkti, kus mootori pöördemoment × i × η võrdub väljundmomendi ülempiiriga, ei anna täiendavat pöördemomendi eelist.
Skaalad i-ga ruudus. i=100 juures väheneb koormuse inerts mootori võllil 10 000 korda. Seetõttu saab suure ülekandearvuga rakendustes kasutada väikeseid mootoreid ilma inertsi sobitamise probleemideta – 50 kg·m² pöördlaud, mis peegeldub läbi i=200, muutub mootori võllil vaid 0,00125 kg·m²-ks.
i=320 juures tekitab 3000 p/min töötav mootor väljundis ainult 9,4 p/min. Väga aeglaste jälgimisrakenduste puhul (päikese asimuut ≈ 0,25 p/min, antenn ≈ 0,05 p/min) on kõrge suhe ainus viis nende väljundkiiruste saavutamiseks, hoides samal ajal mootori stabiilses servo töövahemikus.
10 000-realine kodeerija tekitab mootori võllil 40 000 loendust pöörde kohta. Kui i=100, saab sellest 4 000 000 loendust väljundpöörde kohta, mis annab teoreetiliseks positsioneerimisresolutsiooniks 0,000090° (0,32 kaaresekundit). Seetõttu saavutavad rasked pöördlauad positsioneerimise alla kaaresekundi ilma väljundvõllil asuvate kallite absoluutsete kodeerijateta.
Disaini mõju: Aeglasel kiirusel ja suure inertsiga rakenduste puhul – pöördlauad, päikesejälgijad, antennide ajamite puhul – määratakse ülekandearvu spetsifikatsioon sageli funktsioonide 3 ja 2 (väljundkiirus ja inerts) järgi, mitte funktsiooni 1 (pöördemoment) järgi. Mootori nimipöördemoment on 500 N·m väljundvõimsuse saavutamiseks i=200 kaudu vaid 2,78 N·m (545 W pöörlemissagedusel 3000 p/min) – see on palju väiksem, kui pöördemomendi suurusjärk viitab. Alusta ülekandearvu valikut väljundkiiruse ja inertsi, mitte pöördemomendi järgi.
EP-seeria täielik suhtarvude tabel — kõik standardsed suhtarvud vahemikus 3:1 kuni 516:1
EP-seeria täppis-planetaarkäigukastid hõlmavad 27 standardset ülekandearvu kolmes astmes. Mittestandardsed ülekandearvud on saadaval mahutellimuste korral – võtke ühendust Korea Ever-Poweri rakendustehnikaga, et edastada oma täpne ülekandearvu vajadus, ja me tuvastame lähima standardülekandearvu või kinnitame kohandatud astmete kombinatsiooni.
| Etappide arv | Saadaval olevad suhtarvud | Efektiivsus η | Soojus 1 kW sisendvõimsusel | Tagasilöök | Peamine kasutusjuhtum |
|---|---|---|---|---|---|
| 1-etapiline | 3 · 4 · 5 · 8 · 10 | 96% | 40 W | <8 kaareminuti | Suur kiirus, kerge koormus, maksimaalne efektiivsus |
| 2-astmeline | 9 · 12 · 15 · 16 · 20 25 · 32 · 40 · 64 |
94% | 60 W | <8–12 kaareminuti | Enamik servoautomaatika valdkondi: robotliited, CNC, AGV, pakendid |
| 3-astmeline ★ | 60 · 80 · 100 · 120 160 · 200 · 256 · 320 · 516 |
90% | 100 W | <8–15 kaareminuti | Suur pöördemoment/madal kiirus: pöördlauad, päikesepaneelid, antenn, konveierid |
Kolm sõltumatut astet mudelil 96% annaksid igaüks 0,96³ = 88,5%. Avaldatud 90% näitaja EP kolmeastmeliste seadmete kohta kajastab seda, et liitplanetaarseadme vaheastmetel on mõned ühised mehaanilised elemendid ja need töötavad madalamatel suhtelistel kiirustel – astmetevaheline hõõrdumine ei ole täielikult sõltumatu. 90% näitaja on sertifitseeritud efektiivsus nimikoormusel; väikese koormuse korral võib efektiivsus olla mõnevõrra madalam fikseeritud hõõrdekadude (tihendid, laagrite takistus) tõttu, mis domineerivad väikese edastusvõimsuse korral.
Väljundmomendi lagi — piirang, mida enamik suure ülekandearvuga juhikuid ei arvesta
Kõige levinum eksiarvamus suure ülekandearvuga planetaarkäigukasti valikul on see, et ülekandearvu suurendamine lõputult suurendab saadaolevat väljundpöördemomenti. Tegelikkuses on käigukasti väljundvõllil, väljundlaagril ja viimase astme planetaarkanduril maksimaalne pöördemomendi maht, mille määrab mehaaniliste komponentide suurus – väljundpöördemomendi lagi. Sellest laest kõrgemal ülekandearvu suurendamine täiendavat pöördemomenti ei too: käigukast lakkab enne, kui mootor saab selle kaudu rohkem pöördemomenti edastada.
| EP-seeria raam | Väljundmoment Lagi (N·m) |
Maksimaalne mootori T i=100 juures η=0,90 |
Maksimaalne mootori T i=200 juures η=0,90 |
Maksimaalne mootori T i=320 juures η=0,90 |
Tüüpiline mootoriklass |
|---|---|---|---|---|---|
| EP-ZDE-60 | 16 Nm | 0,18 Nm | 0,09 Nm | 0,06 Nm | 50–100 W servomootor |
| EP-ZDE-80 | 50 Nm | 0,56 Nm | 0,28 Nm | 0,17 Nm | 100–200 W servomootor |
| EP-ZDE-120 | 110 Nm | 1,22 Nm | 0,61 Nm | 0,38 Nm | 400–750 W servomootor |
| EP-ZDE-160 | 450 Nm | 5,00 Nm | 2,50 Nm | 1,56 Nm | 750 W – 2,2 kW servomootor |
| EP-ZDS-115 | 210 Nm | 2,33 Nm | 1,17 Nm | 0,73 Nm | 400–1500 W servo + IP65 |
| EP-ZDS-142 | 910 Nm | 10,1 Nm | 5,06 Nm | 3,16 Nm | 2,2–7,5 kW servo + IP65 |
| EP-ZDS-190 | 1800 Nm | 20,0 Nm | 10,0 Nm | 6,25 Nm | 7,5–22 kW servo + IP65 |
Maksimaalne mootori pöördemoment T = väljundi ülemmäär / (i × η). Need on mootori pöördemomendi nimiväärtused, mis koormavad käigukasti väljundit täpselt nimiväärtuseni antud ülekandearvu juures. Nende väärtuste ületamine koormab käigukasti üle olenemata sellest, kas mootor suudab rohkem toota. ZDE 3-astmeline saadaval kuni i=516:1; ZDS 3-astmeline saadavus – konsulteerige Korea Ever-Poweri rakendustehnikaga.
Tagasilöök mitmes etapis – vastus, millele enamik insenere eksib
Mitmeastmeliste planetaarkäigukastide puhul on levinud mure lõtku kuhjumine: kui iga astme lõtk on <8 kaareminuti, kas kolmeastmelisel seadmel on väljundis kogu lõtk <24 kaareminuti? Vastus on kindlasti eitav – ja selle põhimõtte õige mõistmine on ülitäpsete rakenduste jaoks hädavajalik.
Varasemad astmed panustavad väljundi tagasilööki järk-järgult vähem, kuna nende tundetusala jagatakse kõigi järgnevate astmete suhtega. Praktikas arvestab EP-seerias avaldatud mitmeastmeliste seadmete tagasilöök (<8 kaareminuti ZDE/ZDS puhul väljundis) juba kõigi astmete panust. Kolmeastmelisel EP-ZDE-160 suhtega 320:1 on sama <8 kaareminuti väljundi tagasilöögi spetsifikatsioon kui üheastmelisel EP-ZDE-160 suhtega 3:1 – kuna kahe esimese astme lõtku panus väheneb enne väljundisse jõudmist vastavalt 8× ja 40×.
Täppis-pöördlaua või positsioneerimisrakenduse jaoks 3-astmelise EP-ZDE või EP-ZDS seadme määramisel ei halvene lõtku spetsifikatsioon üheastmelise versiooniga võrreldes. Määrake lõtk samamoodi nagu iga EP-seeria seadme puhul: <8 kaareminuti (ZDE/ZDS standard) on õige arv olenemata astmete arvust. Sertifitseeritud väärtus kehtib väljundvõlli kohta.
Väga suurte suhtarvude (i ≥ 200:1) korral on nurkekvivalent mootori võllil nähtav tagasilöök muutub äärmiselt väikeseks – vaevumärgatavaks. Füüsiline tagasilöök aga väljund Võll jääb samaks. Aeglase kiirusega täppispositsioneerimise korral jääb väljundpoolne lõtk asjakohaseks spetsifikatsiooniks ja EP-seeria <8 kaareminuti jääb kehtima.
Mootori kiiruse piirang — praktilise ülekandearvu alumine piir
Enamikus servomootorite rakendustes tuleb ülekandearvu valiku piirang ülemisest poolest – mootori maksimaalne kiirus piirab ülekandearvu. Aeglase kiirusega jälgimis- ja positsioneerimisrakenduste puhul tuleb piirang alumisest poolest: mootor peab stabiilse servojuhtimise jaoks töötama piisavalt kiiresti. Alla umbes 50 p/min mootori kiirusel halvenevad servovoolu pulsatsioon, kodeerija eraldusvõime ajaühiku kohta ja kiirusahela stabiilsus. See määrab mootori minimaalse praktilise kiiruse, mis koos nõutava väljundkiirusega määrab minimaalse praktilise ülekandearvu.
| Taotlus | Nõutav n_väljund |
i=64 n_mootor |
i=100 n_mootor |
i=200 n_mootor |
i=320 n_mootor |
Min elujõuline i |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pöördlaud (kiirjahutusega) | 30 p/min | 1920 ✅ | 3000 ✅ | 6000 ⚠ | 9600 ❌ | i≤100 |
| Robot J1 (mõõdukas kiirus) | 8 p/min | 512 ✅ | 800 ✅ | 1600 ✅ | 2560 ✅ | i=64 tüüpiline |
| Raske konveieri ajam | 15 p/min | 960 ✅ | 1500 ✅ | 3000 ✅ | 4800 ⚠ | i=80–200 |
| Päikesejälgija asimuut | 0,25 p/min | 16 ❌ | 25 ⚠ | 50 ✅ | 80 ✅ | i≥200 |
| Antenni jälgimine | 0,05 p/min | 3.2 ❌ | 5 ❌ | 10 ❌ | 16 ⚠ | i≥320 ehk astmeline |
✅ n_mootor ≥ 100 p/min: stabiilne servo töö. ⚠ n_mootor 25–100 p/min: marginaalne, nõuab madalale kiirusele optimeeritud servoajamit. ❌ n_mootor < 25 p/min: servo kiirustsükkel on ebastabiilne; kasutage astmelist mootorit või otseajamit ainult servo sisselülitatud asendiga. Mootori maksimaalne kiirus 4500 p/min; soovitatav pidev kiirus ≤ 3000 p/min.
Päikesejälgija disaini ülevaade: Päikese asimuudiajam vajab väljundvõimsust 0,25 p/min (üks täispööre 24 tunni jooksul × teatav jälgimisvaru). i=100 juures töötab mootor kiirusel 25 p/min – see on stabiilse servomootori vahemiku all. i=200 juures töötab mootor kiirusel 50 p/min – see on marginaalne, kuid saavutatav moodsa servomootoriga, mis toetab madala kiirusega töötamist. i=320 juures töötab mootor kiirusel 80 p/min – see on standardse servomootori juhtimisvahemiku piires. Seepärast on täppis-päikeseenergia jälgimisseadmete konstruktsioonides standardsed suhted 200:1 kuni 320:1, mitte sellepärast, et pöördemoment seda nõuab (tagasihoidlik mootor saab tuulekoormusega hakkama suure pöördemomendi korral), vaid sellepärast, et väljundkiirus nõuab seda servo stabiilsuse tagamiseks.
Väljundi positsiooniresolutsioon — i=32 kuni i=320 10 000-realise kodeerijaga
Üks kõige vähem arutatud eeliseid suure ülekandearvuga täppispositsioneerimise rakendustes on enkoodri eraldusvõime mitmekordistumine väljundvõllil. 10 000-realine mootorienkooder (40 000 loendust/pööre pärast ×4 kvadratuurdekodeerimist) annab väljundis teoreetilise minimaalse sammu suuruse, mis väheneb lineaarselt ülekandearvuga. Seetõttu saavad rasked pöördlauad saavutada kaaresekundilise positsioneerimise ilma spetsiaalse väljundenkooderita – mootorienkoodri eraldusvõime, korrutatuna ülekandearvuga, annab enamiku positsioneerimisnõuete jaoks piisava eraldusvõime.
| Ülekandearv i | Kodeerijate koguarv väljundpöörde kohta |
Kraadi loenduse kohta | Kaaresekundid loenduse kohta | Marginaal vs ±0,01° tolerants |
Sobib |
|---|---|---|---|---|---|
| 32:1 | 1,280,000 | 0,000281° | 1,01 tolli | 35× | Indekseerija, roboti liigendid J3–J6 |
| 64:1 | 2,560,000 | 0,000141° | 0,51 tolli | 71× | Robot J1/J2, täppisindekseerija |
| 100:1 | 4,000,000 | 0,000090° | 0,32 tolli | 111× | Pöördlaud, raske konveier |
| 200:1 | 8,000,000 | 0,000045° | 0,16 tolli | 222× | Päikesejälgija, antenn, aeglane indeks |
| 320:1 | 12,800,000 | 0,000028° | 0,10 tolli | 356× | Teleskoop, täppisantenn |
| 516:1 | 20,640,000 | 0,000017° | 0,063 tolli | 573× | Maksimaalne EP suhe; väga aeglane pöörlemine |
Kodeerija: 10 000-realine inkrementaalne, ×4 kvadratuur = 40 000 loendust/mootori pöörete kohta. Veeris: tolerantsi ±0,01° ja lahutusvõime suhe loenduri kohta. Tegelikku saavutatavat positsioneerimistäpsust piirab lõtk (<8 kaareminuti = 0,133°) – koodri lahutusvõime ei ole siduv piirang. Kui CNC lõtku kompensatsioon on aktiivne, läheneb saavutatav täpsus praktikas 3–5× koodri lahutusvõimele.
Suure suhtega rakenduste maatriks — soovitatav EP-seeria kasutusjuhtude kaupa
| Taotlus | T_nõue (Nm) |
n_välja (p/min) |
Suhe i | Mootor suurus |
Euroopa Parlamendi soovitus | Valiku draiver |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Raske pöördlaud (500 mm Φ, 50 kg) | 250 | 2 | 80:1 | 400W | EP-ZDE-160, 80:1 | Pöördemoment + aeglane kiirus |
| Roboti J1 alus (raske, 200 kg käsi) | 400 | 8 | 64:1 | 1,5 kW | EP-ZDS-142, 64:1 | Pöördemoment + jäikus |
| Raske konveier (1000 kg koormus) | 800 | 15 | 100:1 | 1,5 kW | EP-ZDS-142, 100:1 | Suur pöördemoment + IP65 |
| Päikesejälgija asimuut | 500 | 0.25 | 200:1 | 750W | EP-ZDE-160, 200:1 | Kiiruse piirang |
| Antenni positsioneerimise ajam | 300 | 0.05 | 320:1 | 400W | EP-ZDE-120, 320:1 | Kiirus + resolutsioon |
| Kruvide pingutamine (M30+) | 350 | 5 | 100:1 | 400W | EP-ZDE-120, 100:1 | Pöördemoment, SF=2,5 |
| Tuuleturbiini pöördeajam | 50,000 | 0.01 | 516:1 | 22 kW | EP-ZDS-190, 516:1 | Suurim ülekandearv + pöördemoment |
Kõrge suhte valiku kontroll-leht – viis küsimust enne suhte üle 64:1 valimist
Pöördemomendi korral: arvutage T_motor × i × η ja kontrollige seda väljundvõimsuse ülemmäära suhtes. Kiirusel: arvutage n_motor = n_out × i ja kontrollige, kas ≥ 50 p/min. Inerts: J_reflected = J_load / i² – suurte koormuste korral lahendab suur suhe inertsi sobitamise probleemi, mida ükski teine meetod ei saavuta. Enne pöördemomendi arvutamist tehke kindlaks, milline piirang mõjutab i-d.
Kontrollige: T_motor_rated × i × η ≤ T_output_ceiling valitud EP-raami jaoks. Kui see ületab lae, valige kas suurem raam (ZDE-120 vs ZDE-80) või vähendage mootori suurust. Ärge ületage väljundmomendi ülemmäära – see põhjustab enneaegset käigukasti ja laagri riket olenemata töötegurist.
n_motor = n_out_max × i. Veenduge, et soovitatav on n_motor ≤ 3000 p/min (absoluutne 4500 p/min). Väga aeglaste väljundkiiruste korral veenduge, et n_motor ≥ 50–100 p/min oleks stabiilse servomootori jaoks minimaalne. Kui n_motor langeb alla miinimumi, suurendage suhet või kaaluge astmemootori kasutamist.
Arvutage aastane energiakulude erinevus: 3-astmeline süsteem kaotab 100 W kW kohta vs 40 W 1-astmeline süsteem. Pideva 1 kW töö korral on see Korea tööstusliku tariifi järgi 525 kWh/aastas = $52,5/aastas. Vahelduva töö korral on see tühine. Veenduge, et mootori suurus arvestab 90% efektiivsust (mitte 96% oma).
Kui i=100, annab 10 000-realine mootorienkooder väljundis 0,32-tollise eraldusvõime – see on enamiku tööstusliku positsioneerimise jaoks piisav. Kui tagasilööki (<8 kaareminuti = 480 tolli) tuleb kompenseerida paremini kui 10% (48 tolli), on vaja otseväljundiga enkoodrit.
Korea Ever-Poweri rakenduste inseneriteenused pakuvad tuge suure ülekandearvu valikul, sh väljundmomendi ülemmäära kontrollimist, mootori kiiruse piirangu analüüsi, enkoodri eraldusvõime arvutamist ja 3-astmelise efektiivsuse kulude hindamist. Esitage oma nõutav väljundmoment, väljundkiirus ja positsioneerimistolerants, et saada täielik EP-seeria 3-astmeline soovitus korea ja inglise keeles.
Toimetaja: Cxm
