Comment calculer le rapport de réduction de la boîte de vitesses et le couple de sortie pour les systèmes d'entraînement à servomoteur ?

Le rapport 1:10 choisi était trop élevé pour un temps d'indexation de 0,8 seconde, et le couple de charge était sous-estimé d'environ 18 % une fois l'efficacité de la boîte de vitesses incluse. Un servomoteur qui atteint sa limite de couple pendant l'accélération déclenchera le variateur, dégradera la précision du positionnement et surchauffera le réducteur. La solution réside dans une séquence de calcul disciplinée qui couvre la correspondance du rapport, du couple, de l’efficacité et de l’inertie avant qu’une commande ne soit passée.

Que signifient le rapport de réduction et la sortie de couple dans les systèmes d'entraînement à servomoteur

Le rapport de réduction est le quotient de la vitesse d'entrée du servomoteur divisé par la vitesse de sortie de la boîte de vitesses, tandis que le couple de sortie est la force de rotation disponible sur l'arbre de sortie après application de l'effet multiplicateur de ce rapport et de l'efficacité mécanique de la boîte de vitesses.

Un servomoteur est un dispositif à grande vitesse et à faible couple, alors que la plupart des charges de machine nécessitent un mouvement à faible vitesse et à couple élevé. La boîte de vitesses comble cet écart. Comprendre la relation exacte entre le rapport et le couple est la base de chaque décision d'adaptation, car elle détermine si le servomoteur peut accélérer la charge dans le temps de cycle requis sans dépasser ses limites thermiques ou de courant de pointe.

Méthode en trois étapes pour calculer le taux de réduction

Pour calculer le rapport de réduction d'un système d'entraînement à servomoteur, vous avez besoin de trois valeurs : la vitesse de sortie requise à partir du temps de cycle, la vitesse nominale du servomoteur et le couple de sortie demandé par la charge.

Calcul du couple de sortie après le rapport de réduction

Une fois le rapport de réduction fixé, calculez le couple disponible en multipliant le couple continu du servomoteur par le rapport et le rendement de la boîte de vitesses.

Le facteur d'efficacité est important car il convertit la multiplication du couple théorique en couple utilisable. Un réducteur planétaire avec un rendement de 0,97 fournit 3 % de couple de sortie en plus qu'un réducteur avec un rendement de 0,94 au même rapport, ce qui peut faire la différence dans une phase d'accélération qui prend 0,8 seconde.

Servomoteur et réducteur assortis : inertie, précision et jeu

Le calcul du ratio ne représente que la moitié du problème de dimensionnement. Le servomoteur doit également contrôler dynamiquement l'inertie de la charge réfléchie et le jeu de la boîte de vitesses doit rester dans la tolérance de positionnement de la machine.

Le décalage d’inertie est l’un des facteurs les plus négligés. L'inertie de charge réfléchie sur l'arbre du moteur est égale à l'inertie de charge divisée par le carré du rapport de réduction. Un rapport d'inertie rotor/charge de 1:5 ou mieux est recommandé pour un asservissement précis. Un rapport inférieur est acceptable pour les axes plus lents, mais un rapport plus élevé entraîne des problèmes de réglage du gain et peut déclencher une oscillation lors d'une décélération rapide.

Les axes d'automatisation qui nécessitent un couple élevé et une installation compacte bénéficient du réducteur planétaire de la série AHB, qui couvre des rapports de 3:1 à 100:1 et maintient le jeu jusqu'à 3 minutes d'arc. Des fabricants comme ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD. (BEITTO) conception à haut rendement Réducteur planétaire pour servomoteur unités pour ces cycles de service.

Réducteur de boîte de vitesses planétaire AHB à couple élevé à faible jeu Ce réducteur planétaire à engrenages hélicoïdaux offre un faible jeu inférieur à 3 arcmin pour un positionnement précis et un couple élevé dans les axes d'automatisation compacts, avec une conception à bride pour un montage universel du moteur et un fonctionnement sans entretien. Voir le produit →

Pour les mécanismes de transfert et d'indexation qui exigent le jeu le plus faible possible et un mouvement silencieux, le réducteur à engrenages flexible de la série BSHF offre une plage de rapports de 50:1 à 160:1 avec un jeu inférieur à 1 arcmin.

Réducteur à engrenages flexible série BSHF avec arbre creux Offrant une conception sans jeu et des rapports de 50:1 à 160:1, ce réducteur léger prend en charge les mécanismes de sélection et de placement et d'indexation avec un mouvement silencieux et un couple élevé dans une configuration coaxiale compacte. Voir le produit →

Là où l'axe de mouvement doit tourner à 90 degrés sans ajouter de boîte de biseau séparée, l'entraînement planétaire à angle droit de la série ATR maintient la précision du rapport dans un encombrement compact.

Réducteur de vitesse à entraînement planétaire à angle droit de 90 degrés ATR Cet entraînement planétaire à angle droit permet une rotation à 90 degrés sans boîtes de biseau supplémentaires, tout en conservant la précision du rapport et une rigidité élevée avec des roulements à rouleaux coniques, adaptés aux axes de mouvement compacts. Voir le produit →

Erreurs de dimensionnement courantes qui endommagent les servomoteurs

Quatre erreurs sont responsables de la plupart des déclenchements en cas de surcharge et des échecs de positionnement dans les systèmes d'entraînement à servomoteur.

1. Ignorer le facteur d'efficacité : Multiplier le couple moteur par le seul rapport peut sous-estimer la demande de couple de 5 à 10 pour cent, conduisant à des variateurs sous-dimensionnés qui se déclenchent sous charge.
2. Sélection du rapport à partir de la vitesse uniquement : Un rapport qui satisfait à la vitesse mais ignore l'inertie réfléchie peut provoquer des oscillations et des échecs de réglage du gain.
3. Choisir la mauvaise classe de jeu : Un réducteur de 10 arcmin sur un système de positionnement de 0,01 mm n'atteindra jamais la précision requise.
4. Surdimensionnement du réducteur : Un réducteur bien supérieur au couple moteur coûte plus cher, ajoute de l'inertie réfléchie et réduit l'efficacité globale du système.

Liste de contrôle de sélection rapide pour les achats

Utilisez cette liste de contrôle avant de passer une commande d'achat pour verrouiller un système de servomoteur qui répond aux objectifs de vitesse, de couple et de précision sans risque de surcharge.

Questions fréquemment posées sur le dimensionnement des boîtes de vitesses servo

Quelle est la formule du rapport de réduction de la boîte de vitesses ?

Rapport de réduction = vitesse d'entrée du moteur divisée par la vitesse de sortie de la boîte de vitesses. Un servomoteur de 3 000 tr/min avec une boîte de vitesses 10:1 produit 300 tr/min au niveau de l'arbre de sortie.

Comment calculer le couple de sortie d'un servomoteur avec une boîte de vitesses ?

Couple de sortie = couple moteur x rapport de réduction x rendement de la boîte de vitesses. Un servomoteur de 5 Nm via un réducteur planétaire 10:1 à un rendement de 95 % fournit 47,5 Nm au niveau de l'arbre de sortie.

Comment choisir le bon rapport de réduction pour un système d’entraînement par servomoteur ?

Commencez par la vitesse de sortie et le couple de sortie requis, puis calculez le rapport à partir de la vitesse du moteur. Vérifiez le couple résultant une fois l'efficacité appliquée et vérifiez que le rapport d'inertie reste dans la plage de contrôle utilisable du servomoteur.

Quelle est la différence entre les réducteurs planétaires et flexibles pour les systèmes servo ?

Les réducteurs planétaires offrent un rendement et une densité de couple plus élevés, tandis que les réducteurs à engrenages flexibles offrent un jeu plus faible et un mouvement plus fluide à basse vitesse. Choisissez planétaire pour la capacité de charge et flexible pour la précision, ou adaptez le réducteur à l'exigence dominante de l'axe.