Hifadhi ya moja kwa moja dhidi ya servomota ya mzunguko inayolengwa: Ukadiriaji wa faida ya muundo: Sehemu ya 1

Malengo ya Kujifunza

• Mifumo ya servo ya ulimwengu halisi haifikii utendakazi bora kwa sababu ya mapungufu ya kiufundi.
• Aina kadhaa za servomotors za mzunguko zinaweza kutoa manufaa kwa watumiaji, lakini kila moja ina changamoto au kizuizi mahususi.
• Seva za mzunguko wa gari moja kwa moja hutoa utendakazi bora, lakini ni ghali zaidi kuliko gearmotors.

Kwa miongo kadhaa, servomotors zilizolengwa zimekuwa mojawapo ya zana za kawaida katika kisanduku cha zana za uhandisi wa mitambo. Sevromotors zilizolengwa hutoa nafasi, kulinganisha kasi, kupiga kamera za elektroniki, vilima, mvutano, programu za kubana na kulinganisha kwa ufanisi nguvu ya servomotor kwa mzigo. Hii inazua swali: je, servomotor iliyolengwa ndiyo chaguo bora zaidi kwa teknolojia ya mwendo wa mzunguko, au kuna suluhisho bora zaidi?

Katika ulimwengu mkamilifu, mfumo wa mzunguko wa servo utakuwa na ukadiriaji wa torati na kasi unaolingana na programu ili injini isiwe na ukubwa wa kuzidi au chini ya ukubwa. Mchanganyiko wa motor, vipengee vya upitishaji, na mzigo unapaswa kuwa na ugumu usio na kikomo na kurudi nyuma kwa sifuri. Kwa bahati mbaya, mifumo ya servo ya ulimwengu halisi haifikii hii bora kwa viwango tofauti.

Katika mfumo wa kawaida wa servo, kurudi nyuma hufafanuliwa kuwa upotevu wa mwendo kati ya motor na mzigo unaosababishwa na uvumilivu wa mitambo ya vipengele vya maambukizi; hii inajumuisha upotevu wowote wa mwendo katika visanduku vya gia, mikanda, minyororo na viunganishi. Wakati mashine inapowashwa awali, mzigo utaelea mahali fulani katikati ya uvumilivu wa mitambo (Mchoro 1A).

Kabla ya mzigo yenyewe inaweza kuhamishwa na motor, motor lazima izunguke ili kuchukua slack zote zilizopo katika vipengele vya maambukizi (Mchoro 1B). Wakati injini inapoanza kupungua kasi mwishoni mwa harakati, nafasi ya mzigo inaweza kupita nafasi ya gari kwani kasi hubeba mzigo zaidi ya nafasi ya gari.

Gari lazima ichukue tena slack katika mwelekeo tofauti kabla ya kutumia torque kwenye mzigo ili kuipunguza (Mchoro 1C). Upotevu huu wa mwendo unaitwa kurudi nyuma, na kwa kawaida hupimwa kwa dakika za arc, sawa na 1/60 ya digrii. Vikasha vya gia vilivyoundwa kwa ajili ya matumizi na servos katika programu za viwandani mara nyingi huwa na vipimo vya kurudi nyuma kuanzia dakika 3 hadi 9 za arc.

Ugumu wa torsional ni upinzani wa kupotosha kwa shimoni ya gari, vipengele vya maambukizi, na mzigo kwa kukabiliana na matumizi ya torque. Mfumo mgumu usio na kikomo ungesambaza torque kwa mzigo bila mchepuko wa angular kuhusu mhimili wa mzunguko; hata hivyo, hata shimoni ya chuma imara itazunguka kidogo chini ya mzigo mkubwa. Ukubwa wa kupotoka hutofautiana na torque iliyotumiwa, nyenzo za vipengele vya maambukizi, na sura yao; intuitively, ndefu, sehemu nyembamba zitasokota zaidi ya fupi, za mafuta. Upinzani huu wa kupotosha ndio hufanya chemchemi za coil kufanya kazi, kwani kukandamiza chemchemi husokota kila zamu ya waya kidogo; waya mnene hufanya chemchemi ngumu zaidi. Kitu chochote chini ya ugumu usio na kipimo husababisha mfumo kufanya kazi kama chemchemi, ikimaanisha kuwa nishati inayoweza kuhifadhiwa itahifadhiwa kwenye mfumo kadiri mzigo unavyopinga mzunguko.

Inapounganishwa pamoja, ugumu wa kikomo wa msokoto na kurudi nyuma kunaweza kuharibu kwa kiasi kikubwa utendakazi wa mfumo wa servo. Kurudi nyuma kunaweza kusababisha kutokuwa na uhakika, kwani kisimbaji cha injini kinaonyesha mahali pa shimoni ya gari, na sio mahali ambapo athari ya nyuma imeruhusu mzigo kutua. Kurudi nyuma pia huanzisha maswala ya urekebishaji kama upakiaji wa wanandoa na wanandoa kutoka kwa injini kwa muda mfupi wakati mzigo na motor hugeuza mwelekeo wa jamaa. Kando na msukosuko, ugumu wa kiwiko wa msokoto huhifadhi nishati kwa kubadilisha baadhi ya nishati ya kinetiki ya injini na kupakia kuwa nishati inayoweza kutokea, na kuitoa baadaye. Utoaji huu wa nishati uliocheleweshwa husababisha msisimko wa mzigo, husababisha mlio, hupunguza faida kubwa zaidi za urekebishaji zinazoweza kutumika na huathiri vibaya muda wa mwitikio na kusuluhisha wa mfumo wa servo. Katika hali zote, kupunguza upinzani na kuongeza ugumu wa mfumo kutaongeza utendakazi wa servo na kurahisisha urekebishaji.

Mipangilio ya servomotor ya mhimili wa mzunguko

Usanidi wa kawaida wa mhimili wa mzunguko ni servomotor ya kuzunguka iliyo na encoder iliyojengwa kwa maoni ya msimamo na sanduku la gia ili kufanana na torque na kasi ya gari kwa torque inayohitajika na kasi ya mzigo. Sanduku la gia ni kifaa cha nguvu cha mara kwa mara ambacho ni analog ya mitambo ya kibadilishaji kwa kulinganisha mzigo.

Usanidi wa vifaa ulioboreshwa hutumia servomotor ya rotary ya gari moja kwa moja, ambayo huondoa vipengele vya maambukizi kwa kuunganisha moja kwa moja mzigo kwenye motor. Ilhali usanidi wa injini ya gia hutumia kiunganishi kwa shimoni ya kipenyo kidogo, mfumo wa kiendeshi cha moja kwa moja huweka mzigo moja kwa moja kwenye flange kubwa zaidi ya rota. Usanidi huu huondoa hali ya nyuma na huongeza sana ugumu wa torsion. Hesabu ya juu ya nguzo na vilima vya juu vya torque ya motors za kuendesha gari moja kwa moja inalingana na torati na sifa za kasi ya gearmotor yenye uwiano wa 10: 1 au zaidi.