Gall servomotor â gerau fod yn ddefnyddiol ar gyfer technoleg symudiad cylchdro, ond mae heriau a chyfyngiadau y mae angen i ddefnyddwyr fod yn ymwybodol ohonynt.
Gan: Dakota Miller a Bryan Knight
Amcanion Dysgu
- Mae systemau servo cylchdro go iawn yn methu â chyrraedd y perfformiad delfrydol oherwydd cyfyngiadau technegol.
- Gall sawl math o servomotorau cylchdro ddarparu manteision i ddefnyddwyr, ond mae gan bob un her neu gyfyngiad penodol.
- Mae servomotors cylchdro gyriant uniongyrchol yn cynnig y perfformiad gorau, ond maent yn ddrytach na moduron gêr.
Ers degawdau, mae moduron servo â gerau wedi bod yn un o'r offer mwyaf cyffredin yn y blwch offer awtomeiddio diwydiannol. Mae moduron servo â gerau yn cynnig cymwysiadau lleoli, paru cyflymder, camio electronig, weindio, tensiwn, tynhau ac yn paru pŵer modur servo â'r llwyth yn effeithlon. Mae hyn yn codi'r cwestiwn: ai modur servo â gerau yw'r opsiwn gorau ar gyfer technoleg symudiad cylchdro, neu a oes ateb gwell?
Mewn byd perffaith, byddai gan system servo cylchdro raddfeydd trorym a chyflymder sy'n cyd-fynd â'r cymhwysiad felly nid yw'r modur yn rhy fawr nac yn rhy fach. Dylai'r cyfuniad o'r modur, elfennau trosglwyddo, a llwyth fod â stiffrwydd torsiwnol anfeidrol a dim adlach. Yn anffodus, mae systemau servo cylchdro byd go iawn yn methu â chyrraedd y delfryd hwn i wahanol raddau.
Mewn system servo nodweddiadol, diffinnir adlach fel y golled symudiad rhwng y modur a'r llwyth a achosir gan oddefiannau mecanyddol elfennau'r trawsyrru; mae hyn yn cynnwys unrhyw golled symudiad ledled blychau gêr, gwregysau, cadwyni a chyplyddion. Pan gaiff peiriant ei bweru ymlaen i ddechrau, bydd y llwyth yn arnofio rhywle yng nghanol y goddefiannau mecanyddol (Ffigur 1A).
Cyn y gellir symud y llwyth ei hun gan y modur, rhaid i'r modur gylchdroi i gymryd yr holl lac sy'n bodoli yn elfennau'r trawsyrru (Ffigur 1B). Pan fydd y modur yn dechrau arafu ar ddiwedd symudiad, gall safle'r llwyth oddiweddyd safle'r modur wrth i fomentwm gario'r llwyth y tu hwnt i safle'r modur.
Rhaid i'r modur gymryd y llac eto i'r cyfeiriad arall cyn rhoi trorym i'r llwyth i'w arafu (Ffigur 1C). Gelwir y golled hon o symudiad yn adlach, ac fel arfer caiff ei fesur mewn munudau arc, sy'n hafal i 1/60fed o radd. Yn aml, mae gan flychau gêr a gynlluniwyd i'w defnyddio gyda servos mewn cymwysiadau diwydiannol fanylebau adlach sy'n amrywio o 3 i 9 munud arc.
Anystwythder troellog yw'r ymwrthedd i droelli siafft y modur, elfennau trosglwyddo, a'r llwyth mewn ymateb i gymhwyso trorym. Byddai system anfeidrol o anystwyth yn trosglwyddo trorym i'r llwyth heb unrhyw wyriad onglog o amgylch echel y cylchdro; fodd bynnag, bydd hyd yn oed siafft ddur solet yn troelli ychydig o dan lwyth trwm. Mae maint y gwyriad yn amrywio yn ôl y trorym a gymhwysir, deunydd yr elfennau trosglwyddo, a'u siâp; yn reddfol, bydd rhannau hir, tenau yn troelli'n fwy na rhai byr, tew. Y gwrthiant hwn i droelli yw'r hyn sy'n gwneud i sbringiau coil weithio, gan fod cywasgu'r sbring yn troelli pob tro o'r wifren ychydig; mae gwifren dewach yn gwneud sbring anystwythach. Mae unrhyw beth llai na anystwythder troellog anfeidrol yn achosi i'r system weithredu fel sbring, sy'n golygu y bydd ynni potensial yn cael ei storio yn y system wrth i'r llwyth wrthsefyll cylchdro.
Pan gânt eu cyfuno, gall anystwythder troellog cyfyngedig a llethr adlach ddirywio perfformiad system servo yn sylweddol. Gall llethr adlach gyflwyno ansicrwydd, gan fod yr amgodiwr modur yn nodi safle siafft y modur, nid lle mae'r llethr adlach wedi caniatáu i'r llwyth setlo. Mae llethr adlach hefyd yn cyflwyno problemau tiwnio wrth i'r llwyth gyplu a datgysylltu o'r modur am gyfnod byr pan fydd y llwyth a'r modur yn gwrthdroi cyfeiriad cymharol. Yn ogystal â llethr adlach, mae anystwythder troellog cyfyngedig yn storio ynni trwy drosi rhywfaint o ynni cinetig y modur a'r llwyth yn ynni potensial, gan ei ryddhau'n ddiweddarach. Mae'r rhyddhau ynni oedi hwn yn achosi osgiliad llwyth, yn ysgogi cyseiniant, yn lleihau'r enillion tiwnio defnyddiadwy mwyaf ac yn effeithio'n negyddol ar ymatebolrwydd ac amser setlo'r system servo. Ym mhob achos, bydd lleihau llethr adlach a chynyddu anystwythder system yn cynyddu perfformiad servo ac yn symleiddio tiwnio.
Ffurfweddiadau servomotor echel gylchdro
Y cyfluniad echel cylchdro mwyaf cyffredin yw modur servo cylchdro gydag amgodwr adeiledig ar gyfer adborth safle a blwch gêr i baru'r trorym a'r cyflymder sydd ar gael o'r modur â'r trorym a'r cyflymder gofynnol o'r llwyth. Mae'r blwch gêr yn ddyfais pŵer cyson sy'n analog mecanyddol i drawsnewidydd ar gyfer paru llwyth.
Mae cyfluniad caledwedd gwell yn defnyddio servomotor cylchdro gyriant uniongyrchol, sy'n dileu'r elfennau trosglwyddo trwy gyplu'r llwyth yn uniongyrchol â'r modur. Er bod y cyfluniad modur gêr yn defnyddio cyplu i siafft diamedr cymharol fach, mae'r system gyrru uniongyrchol yn bolltio'r llwyth yn uniongyrchol i fflans rotor llawer mwy. Mae'r cyfluniad hwn yn dileu adlach ac yn cynyddu anystwythder torsiwnol yn fawr. Mae nifer uwch o bolion a dirwyniadau trorym uchel moduron gyrru uniongyrchol yn cyd-fynd â nodweddion trorym a chyflymder modur gêr gyda chymhareb o 10:1 neu uwch.
Amser postio: 12 Tachwedd 2021
