Как определить размер цепи и звездочки с электрическим приводом

В предыдущих статьях о размере движения мы рассмотрели, как правильно указать (с помощью программного обеспечения) ось перемещения, приводимая в действие шариковым винтом Затем мы рассмотрели, как инженерные команды могут использовать аналогичный программный подход для определения размеров оси с приводом от серводвигателя на основе реечной передачи на том же пятиосевом портале. Теперь мы рассмотрим процесс подбора размеров компонентов (с использованием того же программного обеспечения) для оси с приводом от электродвигателя, основанной на передаче мощности цепью и звездочкой.

Автор: Сиксто Моралес • Региональный инженер по движению | Yaskawa America Inc.

Использование программного обеспечения определенно облегчает задачу определения размеров осей, отходящих от цепных и звездчатых приводов силовой передачи. Это связано с тем, что программное обеспечение позволяет инженерам методично вводить нагрузку на ось, механические детали и тип трансмиссии системы. Затем легко изменить профиль перемещения оси в соответствии с тем, насколько быстро приложение должно перемещаться на экране редактора, и (на последнем шаге) выбрать серводвигатель, который сможет выполнить эту работу.

Одними из самых простых для определения конструкций систем перемещения являются те, которые основаны на передаче мощности с помощью цепи и звездочки — независимо от того, предназначены ли они в конечном счете для получения вращательного или линейного движения. Кроме того, комплекты цепей и звездочек часто являются наиболее эффективным выбором для привода осей линейного перемещения. Напомним из основ машиностроения, что основными механическими параметрами в этих узлах являются:

• Диаметр окружности шага звездочки
• Масса цепи и
• Инерция звездочки и холостого хода.

Силовые передачи с цепью и звездочкой имеют КПД от 95 до 98%, поэтому они немного менее эффективны, чем конкурирующие альтернативы. Однако существует множество применений, которые не требуют особенно жестких допусков или повышения эффективности. Давайте рассмотрим это более подробно на одном примере.

Расчет расчетной нагрузки на цепь и звездочку: В этом примере основное внимание будет уделено перемещению груза массой 200 фунтов вверх и вниз для транспортировки материала снизу вверх и наоборот. Эта нагрузка будет присутствовать всегда — и мы можем учесть ее в нашем программном обеспечении для определения размеров.

Расчет трения конструкции цепи и звездочки: Что касается коэффициента трения, то, поскольку чугун является наиболее распространенным и экономичным материалом для звездочек, а цепи обычно изготавливаются из углеродистой или легированной стали, материалы A и B могут быть выбраны как таковые:

Расчет наклона конструкции цепи и звездочки: Поскольку это вертикальное приложение, мы используем вкладку наклона в программном обеспечении enter 90° для учета силы тяжести.

Конструкция механизма, состоящего из цепи и звездочки, может быть определена тремя параметрами.

4,01 · π = 12,5977 дюйма.

Теперь рассмотрим узел силовой передачи в целом. Передача системы движения представляет собой все, что находится между выходным валом электродвигателя и механизмом, который он приводит в движение. Эта силовая трансмиссия может быть такой же простой, как коробка передач, или такой же сложной, как система ременных шкивов со змеевидным расположением, проходящая через несколько направляющих и ведомых осей. Для этих применений, а также для нашего примера установки цепи и звездочки мотор-редукторы Yaskawa предлагают простое интеграционное решение.

Техническое дополнение к Sigma-7 можно загрузить по этой ссылке yaskawa.com глубокая связь. Коробка передач может быть указана как таковая в спецификации конкретной модели коробки передач:

Следующим шагом является учет требуемого профиля перемещения оси. Как и во всех профилях перемещения, важно учитывать перемещение вперед (вверх) и обратное перемещение (вниз). Перемещение оси в направлении вверх требует использования (при расчетах конструкции) массовой нагрузки для определения требуемой скорости и крутящего момента. Конечно, когда ось перемещает свой груз вниз, масса полезной нагрузки увеличивается и гравитация являются определяющими значениями. Любая ось, включающая вертикальный перепад, скорее всего, будет включать рекуперативную энергию в систему перемещения, и сервоусилитель (в нашем примере — сервопакет Yaskawa) должен учитывать эту энергию. В противном случае потребуется внешний регенеративный резистор.

Предположим, что наш профиль перемещения предполагает скорость 4 дюйма в секунду при 50-дюймовом ходе, чтобы получить:

После учета профиля перемещения конструкции следующим шагом является выбор серводвигателя. Этот серводвигатель должен быть способен регулировать скорость, крутящий момент и инерцию системы. В нашем примере серия Yaskawa Sigma-7 SGM7J мощностью 400 Вт может справиться с нагрузкой и перемещением профиля.

Последним соображением при выборе этой конструкции является регенерация. Поскольку наше примерное приложение должно обрабатывать нагрузку, перемещающуюся вверх и вниз, замедление приводит к возврату энергии в привод в виде рекуперативной энергии. Ниже показано количество энергии, затрачиваемое на перемещение груза весом 200 фунтов вниз со скоростью 4 дюйма в секунду. Обратите внимание, что сервопривод Yaskawa Sigma-7 мощностью 400 Вт не имеет встроенного регенеративного сопротивления — поэтому для этого приложения потребуется внешний регенеративный резистор.

Связанный: Как определить размер реечной системы для точной оси перемещения

Здесь мы рассмотрим, как команды инженеров могут использовать аналогичный подход для определения размеров осей на основе реечной передачи с приводом от серводвигателя на одном и том же пятиосевом портале. Для работы с приложением мы будем использовать программное обеспечение производителя.

Связанный: Использование программного обеспечения для проектирования и калибровки систем управления движением