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為什么適當地選擇一個電動執行機構的尺寸是一項挑戰

來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2019-11-07 09:15:50

      電動執行機構是緊湊高效的電動設備,用于許多需要精確位置控制的工業應用中,例如機器人技術,傳送帶和自動開門器??稍谛枰囟ㄈ蝿蘸臀恢玫臋C器中推動和旋轉零件。由于電動執行機構以相對較小的封裝提供了很高的效率和功率,因此,您可能會發現適當地選擇一個電動執行機構的尺寸是一項挑戰。
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調整電動執行機構的尺寸時要設法達到平衡
      選擇電動執行機構是一種平衡。如果選擇的電動執行機構尺寸過小,它將無法承受負載。如果您正在考慮加大電動執行機構的尺寸以確保性能得到保證,那么您并不孤單。美國能源部報告說,美國大約80%的電動執行機構超大型。但是,如果您確實偏愛電動機的尺寸過大,則在購買價格和運營成本方面可能會顯得過于昂貴。如果要避免此問題并適當調整電動執行機構的尺寸,則首先需要考慮以下關鍵尺寸因素:慣性,速度和扭矩。在此過程中還會影響其他因素,例如基礎結構,環境和物理大小限制,我們也會對此進行討論。
慣量:了解電動執行機構和負載
      慣性是物體抵抗速度變化的趨勢,每個旋轉的物體都具有慣性。電動執行機構和負載(或從動部件)各自具有慣性,并且它們的慣性有多相似或相異會影響電動執行機構的性能。負載慣量與電動執行機構慣量之比-即負載慣量(JL)除以電動執行機構慣量(JM)-是電動執行機構選型的最重要方面之一。
      電動執行機構和負載的慣性矩就是該電阻的量度。通常,您可以在制造商的數據表上找到電動執行機構的慣性矩,該慣性矩可以測量電動執行機構克服負載阻力的力。確定負載的慣性矩更為復雜。除外部負載外,與電動執行機構的驅動器和聯軸器有關的組件都必須包括在此測量中。
      一般來說,慣性比通常為5:1。如果性能不是很關鍵,則10:1或更高的水平就足夠了。為了獲得最高的性能,您可能會考慮將慣性比設為2:1,因為控制回路的調整變得更加容易,并且您可以在較低的比率下受益于更高的機器性能。如果所有其他尺寸系數均相等,則較低的慣性比是優選的。但是,選擇極低的慣性比的缺點是,相對于所獲得的性能,您最終可能會得到非常大,笨重且昂貴的電動執行機構。
速度:了解運動曲線
      調整大小的另一個關鍵因素是速度。為了確定電動執行機構的尺寸,它有助于了解負載移動的速度和距離。它還有助于了解慣性比和運動曲線。如果您正在使用需要設備執行重復運動的應用程序,則有助于在整個循環中確定所需的電動執行機構速度。這樣做時,請記住要允許加減速,因為電動執行機構不能像步進電機那樣改變速度。對于非重復性操作,請確定操作所需的峰值速度和加速度。
扭矩:您需要多少?
      扭矩是旋轉機械裝置需要多少力的量度。了解負載慣量和速度后,檢查電動執行機構的轉矩-速度曲線以獲取所需的轉矩值。在曲線圖上,速度表示在垂直或y軸上,而轉矩表示在水平或x軸上。您需要知道的計算是所需的連續轉矩,峰值轉矩和最大電動執行機構速度。必要的連續轉矩量必須落在轉矩-速度曲線的連續工作區域內。此外,所需的峰值轉矩量也必須落在伺服系統的轉矩-速度曲線的間歇工作區域內,因為短暫的轉矩脈沖不會使電動執行機構處于過熱的危險中。
調整大小的其他注意事項:基礎結構,環境和占地面積
      相對簡單的考慮因素是電動執行機構的基礎結構:即,您計劃使用的電源的電壓和頻率特性。根據您的應用,可以選擇直行程電動執行機構或角行程電動執行機構。盡管電動執行機構的功率輸出較低,但它們更穩定,運行更平穩。角行程電動執行機構系統比直行程電動執行機構系統效率更高,并且輸出功率更高,但射頻噪聲也更大,。
      電動執行機構選型的一個經常被忽略的因素是電動執行機構將運行的環境。大多數電動執行機構的額定環境溫度為40攝氏度(104華氏度),這通常在工廠和工業環境中使用。但是您應牢記整個系統的環境溫度,但是與電動執行機構關聯的驅動電子設備的額定溫度可能為25攝氏度(華氏77度)。同樣,極低的溫度也會影響電動執行機構的潤滑油,從而導致電動執行機構的失速。如果環境中有灰塵,濕氣和污染,則需要考慮使用IP等級的電動執行機構。
      物理尺寸的限制是實際考慮。有時,沒有足夠的空間容納您想要的機架尺寸的電動執行機構。如果直徑是主要問題,則某些制造商會通過在電動執行機構設計中增加磁性疊片堆疊的層數來增加特定框架尺寸的功率。結果,電動執行機構以更長但不更寬為代價產生了更多的功率。即使在這種方法中也有局限性,并且它進一步支持了正確調整電動執行機構尺寸的觀點。
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