Como calcular a taxa de redução da caixa de engrenagens e a saída de torque para sistemas de acionamento de servomotor?

A relação 1:10 escolhida era demasiado elevada para um tempo de índice de 0,8 segundos e o binário de carga foi subestimado em cerca de 18% quando a eficiência da caixa de velocidades foi incluída. Um servo motor que atinge seu limite de torque durante a aceleração desarmará o inversor, degradará a precisão do posicionamento e superaquecerá o redutor. A solução está em uma sequência de cálculo disciplinada que abrange relação, torque, eficiência e correspondência de inércia antes de um pedido de compra ser feito.

O que significa a taxa de redução e a saída de torque em sistemas de acionamento de servomotor

A taxa de redução é o quociente da velocidade de entrada do servo motor dividida pela velocidade de saída da caixa de engrenagens, enquanto a saída de torque é a força rotacional disponível no eixo de saída após a aplicação do efeito multiplicador dessa relação e a eficiência mecânica da caixa de engrenagens.

Um servo motor é um dispositivo de alta velocidade e baixo torque, enquanto a maioria das cargas da máquina requer movimento de baixa velocidade e alto torque. A caixa de câmbio preenche essa lacuna. Compreender a relação exata entre relação e torque é a base de toda decisão de correspondência, pois determina se o servoconversor pode acelerar a carga dentro do tempo de ciclo necessário sem exceder seus limites térmicos ou de pico de corrente.

Método de três etapas para calcular a taxa de redução

Para calcular a taxa de redução para um sistema de acionamento de servo motor, são necessários três valores: velocidade de saída necessária do tempo de ciclo, a velocidade nominal do servo motor e o torque de saída exigido pela carga.

Cálculo da saída de torque após a taxa de redução

Uma vez fixada a taxa de redução, calcule a saída de torque disponível multiplicando o torque contínuo do servo motor pela relação e pela eficiência da caixa de engrenagens.

O fator de eficiência é importante porque converte a multiplicação do torque teórico em torque utilizável. Um redutor planetário com eficiência de 0,97 fornece 3% mais torque de saída do que um redutor com eficiência de 0,94 na mesma proporção, o que pode fazer a diferença em uma fase de aceleração que leva 0,8 segundos.

Servo motor e caixa de engrenagens correspondentes: inércia, precisão e folga

O cálculo da proporção é apenas metade do problema de dimensionamento. O servo motor também deve controlar dinamicamente a inércia da carga refletida e a folga da caixa de engrenagens deve permanecer dentro da tolerância de posicionamento da máquina.

A incompatibilidade de inércia é um dos fatores mais negligenciados. A inércia da carga refletida no eixo do motor é igual à inércia da carga dividida pelo quadrado da relação de redução. Uma relação de inércia rotor-carga de 1:5 ou melhor é recomendada para um controle preciso do servo. Uma relação mais baixa é aceitável para eixos mais lentos, mas uma relação mais alta causa problemas de ajuste de ganho e pode desencadear oscilação durante desaceleração rápida.

Eixos de automação que necessitam de alto torque e instalação compacta se beneficiam do redutor planetário da série AHB, que cobre relações de 3:1 a 100:1 e mantém a folga de até 3 minutos de arco. Fabricantes como ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD. (BEITTO) design de alta eficiência caixa de engrenagens planetárias do servo motor unidades para esses ciclos de trabalho.

Redutor alto da caixa de engrenagens planetária do baixo torque AHB da folga Este redutor planetário de engrenagem helicoidal oferece baixa folga inferior a 3 arcmin para posicionamento preciso e alto torque em eixos de automação compactos, com um design de flange para montagem universal do motor e operação livre de manutenção. Ver Produto →

Para mecanismos pick-and-place e indexação que exigem a menor folga possível e movimento silencioso, o redutor flexível da série BSHF oferece uma faixa de relação de 50:1 a 160:1 com folga inferior a 1 arco mínimo.

Redutor de engrenagem flexível série BSHF com eixo oco Oferecendo um design sem folga e proporções de 50:1 a 160:1, este redutor leve suporta mecanismos de indexação e pick-and-place com movimento silencioso e alto torque em um layout coaxial compacto. Ver Produto →

Onde o eixo de movimento deve girar 90 graus sem adicionar uma caixa de bisel separada, o acionamento planetário de ângulo reto da série ATR mantém a precisão da relação em um espaço compacto.

Redutor de velocidade de acionamento planetário ATR de 90 graus em ângulo reto Este acionamento planetário em ângulo reto proporciona um giro de 90 graus sem caixas de bisel extras, mantendo a precisão da relação e alta rigidez com rolamentos de rolos cônicos, adequados para eixos de movimento compactos. Ver Produto →

Erros comuns de dimensionamento que quebram servo-drives

Quatro erros são responsáveis pela maioria dos disparos por sobrecarga e falhas de posicionamento em sistemas de acionamento de servomotores.

1. Ignorando o fator de eficiência: Multiplicar o torque do motor apenas pela relação pode subestimar a demanda de torque em 5 a 10 por cento, levando a inversores subdimensionados que desarmam sob carga.
2. Selecionando a relação apenas a partir da velocidade: Uma relação que satisfaça a velocidade, mas ignore a inércia refletida, pode causar oscilação e falhas de ajuste de ganho.
3. Escolhendo a classe de folga errada: Um redutor de 10 minutos de arco em um sistema de posicionamento de 0,01 mm nunca atingirá a precisão necessária.
4. Superdimensionando o redutor: Um redutor classificado bem acima do torque do motor custa mais, adiciona inércia refletida e reduz a eficiência geral do sistema.

Lista de verificação de seleção rápida para compras

Use esta lista de verificação antes de fazer um pedido de compra para bloquear um sistema de servoacionamento que atenda às metas de velocidade, torque e precisão sem risco de sobrecarga.

Perguntas frequentes sobre dimensionamento de servo-redutores

Qual é a fórmula para a taxa de redução da caixa de câmbio?

Taxa de redução = velocidade de entrada do motor dividida pela velocidade de saída da caixa de engrenagens. Um servo motor de 3.000 RPM com caixa de engrenagens 10:1 produz 300 RPM no eixo de saída.

Como calculo a saída de torque de um servo motor com caixa de engrenagens?

Saída de torque = torque do motor x taxa de redução x eficiência da caixa de engrenagens. Um servo motor de 5 Nm através de um redutor planetário 10:1 com eficiência de 95% fornece 47,5 Nm no eixo de saída.

Como escolho a taxa de redução correta para um sistema de acionamento de servo motor?

Comece com a velocidade de saída e o torque de saída necessários e, em seguida, calcule a relação a partir da velocidade do motor. Verifique o torque resultante após a aplicação da eficiência e verifique se a taxa de inércia permanece dentro da faixa de controle utilizável do servoconversor.

Qual é a diferença entre redutores planetários e flexíveis para sistemas servo?

Os redutores planetários oferecem maior eficiência e densidade de torque, enquanto os redutores flexíveis proporcionam menor folga e movimento mais suave em baixa velocidade. Escolha planetário para capacidade de carga e flexível para precisão ou combine o redutor com o requisito dominante do eixo.