3 Выбор привода при...

3

24 Каталог � Низколюфтовые мотор-редукторы с серводвигателем (BSF.., PSF..)

Дополнительная документацияВыбор привода при проектировании

3 Выбор привода при проектировании

3.1 Дополнительная документацияКроме информации данного каталога компания SEW-EURODRIVE предлагаетобширную документацию по всей теме электроприводной техники. Преждевсего � это издания серии "Практика приводной техники", а также руководства икаталоги для приводов с электронным управлением. Кроме того, на сайтекомпании SEW-EURODRIVE (http://www.sew-eurodrive.com) представлен широкийвыбор документации на разных языках. Ниже приведен список изданий,представляющих интерес при проектировании. Эти издания можно заказать вкомпании SEW-EURODRIVE.

Практика приводной техники

� Проектирование приводов� Регулируемый электропривод переменного тока� Сервоприводы� Электромагнитная совместимость (ЭМС) в приводной технике� Взрывозащищенные приводные системы в соответствии с требованиямиДирективы 94/9/EC

� Дисковые тормоза SEW

Документация по электронным компонентам

� Системное руководство MOVIDRIVE® MD_60A� Системное руководство MOVIDRIVE® MDX60/61B� Системное руководство MOVIDRIVE® compact

Механические тормозные системы

� Руководство "Тормозные системы и оборудование"

Каталог � Низколюфтовые мотор-редукторы с серводвигателем (BSF.., PSF..) 25

3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Данные для расчета параметров привода и выбора редуктораВыбор привода при проектировании

3

3.2 Данные для расчета параметров привода и выбора редуктораНекоторые данные являются необходимыми для точного определениякомпонентов привода. Это:

Данные привода Впишите здесь

i Передаточное число редуктораϕ Угловой люфт [ � ]ηG КПД редуктораna max Максимальная частота вращения выходного вала [об/мин]nam Средняя частота вращения выходного вала редуктора [об/мин]ne Частота вращения входного вала [об/мин]nem Средняя частота вращения входного вала [об/мин]nk Постоянная частоты вращения всего редуктора

(редуктор и адаптер)[об/мин]

nN Номинальная частота вращения [об/мин]n1...nn Частота вращения выходного вала в интервале от t1 до tn [об/мин]netn_peak Максимальная частота вращения входного вала в интервале n [об/мин]JA Момент инерции адаптера [кгм2]JG Момент инерции редуктора [кгм2]Jext Внешний момент инерции, приведенный к валу двигателя [кгм2]JMot Момент инерции ротора двигателя [кгм2]Jload Момент инерции приводимого механизма [кгм2]k Относительный момент инерции Jext / JMot

M1...Mn Вращающий момент на выходном валу в интервале от t1 до tn [Нм]Makub Кубический вращающий момент на выходном валу [Нм]MB Ускоряющий момент (→ Таблицы параметров) [Нм]Ma

DYN Вращающий момент на выходном валу проектируемого привода в динамическом режиме

[Нм]

MDYN Предельный момент серводвигателя в динамическом режиме [Нм]Ma max Максимальный вращающий момент на выходном валу [Нм]Me max Максимальный вращающий момент на входном валу [Нм]Mmax Максимальный вращающий момент на выходном валу

проектируемого привода[Нм]

Ma (t) Ускоряющий и тормозной момент [Нм]Meff Необходимый эффективный вращающий момент (на валу

двигателя)[Нм]

MN Номинальный вращающий момент [Нм]MTHeff Эффективный момент с учетом нагрева редуктора [Нм]MTHERM Допустимый момент с учетом нагрева редуктора [Нм]MNOTAUS Допустимый вращающий момент при аварийном останове [Нм]MNOTAUS_Appl Фактический вращающий момент при аварийном останове [Нм]PBr Мощность торможения [Вт]PBr_peak Пиковая мощность торможения [Вт]PBr_tn Мощность торможения в интервале tn [Вт]t1...tn Временной интервал от 1 до n [мин]tz Продолжительность цикла [с]fk Относительная частота вращенияa0, a1, a2 Редукторные постоянные с учетом нагрева редуктораFAx Осевая нагрузка (растяжение и сжатие) на выходной вал [Н]FR Радиальная нагрузка на выходной вал [Н]

3


Данные для расчета параметров привода и выбора редуктораВыбор привода при проектировании

Определение прикладных данных

Для правильного расчета параметров привода необходимо располагать даннымиприводимого механизма (масса, частота вращения, диапазон регулирования и т. д.).

По ним определяются необходимые значения мощности, вращающего момента ичастоты вращения. Для справки используйте издание SEW "Практика приводнойтехники. Проектирование приводов" или программу проектирования PRODRIVEкомпании SEW.

Выбор варианта привода

Рассчитав мощность и частоту вращения привода, можно выбратьсоответствующий вариант привода с учетом прочих требований к механическимпараметрам.

FRa Допустимая радиальная нагрузка на выходной вал. Предполагает приложение усилия посередине вала. В противном случае определите точное положение точки приложения усилия, указав угол приложения усилия и направление вращения вала для проверочного расчета.

[Н]

FRa(MB) Допустимая радиальная нагрузка при ускоряющем моменте(Приложение усилия посередине вала. В других случаях определите точное положение точки приложения усилия для проверочного расчета.)

[Н]

FRa(MN) Допустимая радиальная нагрузка при номинальном моменте(Приложение усилия посередине вала. В других случаях определите точное положение точки приложения усилия для проверочного расчета.)

[Н]

FRaDYN Допустимая радиальная нагрузка на выходной вал при Ma

DYN. (Приложение усилия посередине вала. В других случаях определите точное положение точки приложения усилия для проверочного расчета.)

FRxL Допустимая радиальная нагрузка в точке "x" в зависимости от срока службы подшипников

[Н]

FRxW Допустимая радиальная нагрузка в точке "x" в зависимости от прочности вала

[Н]

Fq Максимально допустимая радиальная нагрузка [Н]x Расстояние от уступа вала до точки приложения усилия [мм]a, b, c, f Редукторные постоянные для пересчета радиальной нагрузкиS.., ..% ПВ Режим работы и относительная продолжительность

включения (ПВ); или укажите точный цикл нагрузки-

Z Цикл нагрузки с диаграммой [вкл/ч]UBrake Номинальное напряжение тормоза [В]Необходимые данные по точности позиционирования и диапазону частоты вращенияBSF.., PSF.. Необходимый тип редуктора и монтажная позиция -M1 - M6 Монтажная позиция (→ гл. Монтажные позиции) -IP.. Необходимая степень защиты -ϑ amb Температура окружающей среды [°C]H Высота над уровнем моря [м]

Данные привода Впишите здесь


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Блок-схема проектированияВыбор привода при проектировании

3

3.3 Блок-схема проектирования На следующих блок-схемах представлена процедура проектирования позиционногосервопривода с коническим редуктором для эксплуатации в режиме S3.

Блок-схема проектирования, часть 1: редукторы

54397ARU

Даные редуктора из таблицы

совместимости

Редуктор большого типоразмера

Редуктор большого типоразмера /

Проверить параметры установки

3,0

K

amk n

n f

=

n1

nn11am t ... t

t n ... t n n

++•++•

=

notaus_App notausM ≤ M

да

да

нет

нет

нет

kam n n ≤

Bakub

K

MM

f≤

THERMTHeff M M ≤

maxM из проектных данных Выбор редуктора

1,2am

2am10THERM

n

a n a a M +•+=

да

да

нет33

1 1 1 n n n3akub

1 1 n n

n • t • M + ... + n • t • MM =

n • t + ... + n • t

1,2 1,2

1 1 1 n n n1,2THeff

11nn

n • t • M +...+ n • t • MM =

n • t +... + n • t

1) Выбор M по таблице совместимости для редукторовс адаптером

B

2) Выбор M по таблице совместимости длямотор-редукторов

aDYN

Mmax ≤ MB 1)

илиMmax ≤ Ma

DYN 2)

3



Блок-схема проектирования, часть 2: редукторы

1) do, fz � cм. стр.33

53642ARU

x = l/2

Редукторвыбран

правильно

Z0

maxR f

d2000 M

F ••

=

cF RxW f + x

=

да

Муфта используется?

да

нет

да

нет

да

нет

нет

дa

( )BRaR M F F =

да

Raa

F F RxL b + x= •

RaR F F ≤Проверить параметрыустановки

нет

F = F (M )Ra Ra B

да

Редуктор большего типоразмера /

Проверить параметры установки

Nmax M M > нет F = F (M ) Ra Ra N

RxLR F F <

RxWR F F <

1)

1)


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Блок-схема проектирования, часть 3: серводвигатели

54515ARU

eff Nenn

Рабочая точка находится

не выше кривой предельного момента с учетом тепловой

нагрузкиM ≤ M

нет

e max

Определение максимального

вращающего момента на входном валу M

k ≤ 10 -15

да

DYNa

Предварительный выбор двигателя

по значению момента M

Определение относительного

момента инерции "k"

Рассчитать вращающий момент двигателя на всех участках

движения

да

em

Определение средней частоты вращения

входного вала n

Определениерабочей точки

нет

Определение эффективного вращающего

момента двигателя

×++××= nttnM...ttM

ZteffM 2

12

11

inn amem ×=

G

maxmaxe i

MMη×

=

3



Блок-схема проектирования, часть 4: серводвигатели

* Системное руководство MOVIDRIVE®54516ARU

eff

Расчет пиковой мощности торможения

Конец

max

Проверкапредельного момента в

диамическом режиме≤

Расчет средней мощности торможения

Выбор тормозного резисторав таблице "Выбор

тормозных резисторов"* по максимальной

и средней мощноститорможения

да

нет

Выбор дополнительных компонентов

(адптеры датчиков, интерфейсные модули и т.п.)

M двигателяDYNM

да

DYN

Выбор регулятора в таблицах параметров* по

эффективному моменту М и максимальному

моменту двигателя М

Z

nt_Brt_BrBr t

tnP...PP ×++

= 1

9550loadteDYN

tn_BrnMP η××

=


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Порядок выбора редуктора / мотор-редуктораВыбор привода при проектировании

3

3.4 Порядок выбора редуктора / мотор-редуктора

Устройство и эксплуатация

Максимально допустимая масса двигателя для редукторов BSF..

1) Значения максимальной нагрузки при использованиикрепежных винтов класса прочности 8.8. Максимальнодопустимая сила тяжести установленного двигателя Fqmax сувеличением расстояния "x" до его центра тяжести линейноуменьшается. При сокращении расстояния "x" до центратяжести двигателя значение Fqmax не увеличивается.

Если на редуктор устанавливается тяжелый двигатель, убедитесь, что его массане превышает максимально допустимой (см. следующие таблицы).

53863AXX

.. центр тяжести двигателя

X .. расстояние от фланца адаптера до центра тяжести двигателя

Fq .. сила тяжести

Типоразмер адаптера EBH X [мм] Fq [Н]1)

EBH03 182 157EBH04 182 157EBH05 220 273EBH06 290 312EBH07 290 312EBH08 351 600EBH09 400 680EBH10 400 680

X

Fq

3


Порядок выбора редуктора / мотор-редуктораВыбор привода при проектировании

Максимально допустимая масса двигателя для редукторов PSF..

1) Значения максимальной нагрузки при использованиикрепежных винтов класса прочности 8.8. Максимальнодопустимая сила тяжести установленного двигателя Fqmax сувеличением расстояния "x" до его центра тяжести линейноуменьшается. При сокращении расстояния "x" до центратяжести двигателя значение Fqmax не увеличивается.

53863AXX

.. центр тяжести двигателя

X .. расстояние от фланца адаптера до центра тяжести двигателя

Fq .. сила тяжести

Типоразмер адаптера EPH X [мм] Fq [Н]1)

EPH01 100 120EPH02 120 150EPH03 182 157EPH04 182 157EPH05 290 273EPH06 290 312EPH07 290 312EPH08 351 600EPH09 400 680EPH10 400 680

X

Fq

На конических и планетарных редукторах для сервоприводов передающийэлемент (шкив, шестерня и т. п.) устанавливается на вал до упора в выступвала.

Конические и планетарные редукторы для сервоприводов рассчитаны наэксплуатацию при температуре окружающей среды от �10 до +40 °C. Если взоне эксплуатации температура выходит за пределы указанного диапазона,обязательно обратитесь за консультацией в технический офис SEW-EURODRIVE.

Конические и планетарные редукторы для сервоприводов рассчитаны наэксплуатацию при высоте не более 1000 м над уровнем моря. Если зонаэксплуатации находится на высоте более 1000 м над уровнем моря, обязательнообратитесь за консультацией в технический офис SEW-EURODRIVE.


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Радиальные и осевые нагрузкиВыбор привода при проектировании

3

3.5 Радиальные и осевые нагрузки

Определение радиальной нагрузки

При определении результирующей радиальной нагрузки необходимо учитыватьтип передающего элемента, установленного на вал. Кроме того, следуетпринимать во внимание коэффициенты запаса fZ для различных передающихэлементов, рассчитанные по формуле:

1) Если 11° < β < 20°, то fZ интерполируется линейно.2) Если угол наклона линии зуба > 20°, обратитесь за консультацией в технический офис

SEW-EURODRIVE.

Радиальная нагрузка на вал двигателя или редуктора рассчитываетсяследующим образом:

fZ = fZ1 x fZ2

Передающий элемент Коэффициент запаса fZ1 Примечания

Шестерни 1,15 < 17 зубьев

Звездочки цепной передачи 1,40 < 13 зубьев

Звездочки цепной передачи 1,25 < 20 зубьев

Клиноременные шкивы 1,75 В зависимости от предварительного натяжения

Плоскоременные шкивы 2,50 В зависимости от предварительного натяжения

Шкивы зубчатых ремней 2,00 - 2,50 В зависимости от предварительного натяжения

Коэффициент fZ2 учитывается только для косозубых шестерен, установленных навыходной вал редуктора.

Косозубые шестерни

Редукторы Угол наклона линии зуба β1) 2) fZ2

PSF621-922, PSBF321-822 ≤ 11° 1,00

20° 1,20

BSF502-802, BSBF502-802 ≤ 11° 1,00

20° 1,20

Для редукторов всех остальных типоразмеров при β ≤ 20° принимается fZ2 = 1,0.

FM

dfR

d Z=2000

0

FR = радиальная нагрузка [Н]

Md = вращающий момент [Нм]

d0 = средний диаметр установленного передающего элемента [мм]

fZ = коэффициент запаса

3



Допустимая радиальная нагрузка

Допустимые радиальные нагрузки определяют с учетом номинального срокаслужбы LH10 подшипников качения (по стандарту ISO 281).При необходимости эксплуатации в особых условиях допустимые радиальныенагрузки можно определить по скорректированному сроку службы Lna.

Повышенные допустимые радиальные нагрузки

Строго учитывая угол приложения усилия α и направление вращения, можноповысить допустимую радиальную нагрузку. В этом случае обратитесь втехнический офис SEW-EURODRIVE.

Определение точки и направления приложения усилия

Точка и направление приложения усилия определяются по следующему рисунку:

Допустимые осевые нагрузки

Если внешняя радиальная нагрузка отсутствует, то за допустимую осевуюнагрузку FA (растяжение или сжатие) принимается 50 % от радиальной нагрузки,указанной в таблицах параметров. Для расчета возможных осевых нагрузоксм. Блок-схему проектирования, часть 2 на Стр. 28 и таблицу на Стр. 36.

Для мотор-редукторов эти данные относятся к случаю приложениярадиального усилия к середине вала. Угол приложения усилия α взависимости от направления вращения предполагает наиболеенеблагоприятные условия нагрузки.� В случае крепления BSF..B в монтажной позиции M1 и M3 передней сторонойк стенке рабочего механизма допускается только 50 % от значения FRa,указанного в таблицах параметров.

54656AXXРис. 1. Определение точки и направления приложения усилия

FRxFAα

= допустимая радиальная нагрузка в точке "x" [Н]= допустимая осевая нагрузка [Н]= угол приложения усилия [°]

X

FRx

FA

α

0°


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Пересчет радиальной нагрузки / осевая нагрузка

В случае приложения усилия не в середине вала (BSF..) или на расстоянии отторца полого вала (BSHF.., BSBF..) допустимые радиальные нагрузки, указанныев таблицах параметров, необходимо пересчитать по следующим формулам.Меньшее из двух значений FRxL (в зависимости от срока службы подшипников) иFRxW (в зависимости от прочности вала) является допустимым значением длявнешней радиальной нагрузки в точке "x". Следует учитывать, что редукторнаяпостоянная "c" для MN и MB может быть различной.

Расчет радиальной нагрузкив зависимости от срока службы подшипников:

Расчет радиальной нагрузкив зависимости от прочности вала:

xFRa

FRxL

FRxWa, b, c, fFRx

= расстояние от уступа вала до точки приложения усилия [мм].= допустимая радиальная нагрузка [Н] (значение см. в таблицах для BS .. при номинальном вращающем моменте).

= допустимая радиальная нагрузка в точке "x" в зависимости от срока службы подшипников.

= допустимая радиальная нагрузка в точке "x" в зависимости от прочности вала.= редукторные постоянные для пересчета радиальной нагрузки.= минимальное значение из FRxL и FRxW.

54657AXXРис. 2. Радиальная нагрузка FRx при приложении усилия не в середине сплошного вала

54658AXXРис. 3. Радиальная нагрузка FRxL при приложении усилия на расстоянии от торца

полого вала

54659AXXРис. 4. Радиальная нагрузка FRxL при приложении усилия на расстоянии от торца

вала с фланцевым блоком

x b aFF RaRxL +

x = x f

c F RxW +

=

F xL

x

FRa

d

R

3



Редукторные постоянные для пересчета радиальной нагрузки

Конические редукторы Редукторные постоянные для пересчета радиальной нагрузки:Типоразмер: a [мм] b [мм] c(MN) [Нмм] c(MB) [Нмм] f [мм]BSF202 113,1 95,6 7,35 104 7,35 104 0BSHF202 116,6 116,6 -- -- --BSBF202 101,5 101,5 -- -- --BSF302 122,6 104,6 9,30 104 8,61 104 0BSHF302 126,6 126,6 1,24 105 1,20 105 22BSBF302 111,0 111,0 -- -- --BSF402 152,2 123,2 2,65 105 2,56 105 0BSHF402 143,7 143,7 3,99 105 3,85 105 0BSBF402 132,0 132,0 -- -- --BSF502 175,4 134,4 5,06 105 4,92 105 0BSHF502 162,4 162,4 4,90 105 4,75 105 28BSBF502 145,3 145,3 -- -- --BSF602 195,9 154,9 9,84 105 9,84 105 0BSHF602 189,9 189,9 9,66 105 9,54 105 0BSBF602 170,8 170,8 -- -- --BSF802 242,7 190,2 1,89 106 1,89 106 0BSHF802 243,2 243,2 2,73 106 2,70 106 0BSBF802 206,0 206,0 -- -- --

Планетарные редукторы Редукторные постоянные для пересчета радиальной нагрузки:Типоразмер: a [мм] b [мм] c(MN) [Нмм] c(MB) [Нмм] f [мм]PSF121/122 47,6 36,6 2,18 104 2,08 104 0PSF221/222 53,6 39,6 3,75 104 2,41 104 0PSBF221/222 64,1 64,1 -- -- --PSF321/322 65,0 47,0 9,86 104 7,97 104 0PSBF321/322 72,5 72,5 -- -- --PSF521/522 83,1 54,1 2,73 105 2,52 105 0PSBF521/522 87,5 87,5 -- -- --PSF621/622 113,6 72,3 5,70 105 5,48 105 0PSBF621/622 105,0 105,0 -- -- --PSBF721/722 126,6 85,6 1,49 106 1,42 106 0PSF821/822 153,2 100,7 3,29 106 3,21 106 0PSBF821/822 156,0 156,0 -- -- --PSF921/922 170,7 105,7 5,41 106 5,30 106 0


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Порядок выбора серводвигателяВыбор привода при проектировании

3

3.6 Порядок выбора серводвигателяХарактеристики синхронных серводвигателей

Синхронные серводвигатели

Синхронные серводвигатели � это синхронные двигатели с возбуждением отпостоянных магнитов. Основные характеристики синхронных серводвигателейSEW-EURODRIVE:� пусковой момент от 1 до 68 Нм, с вентилятором принудительногоохлаждения � до 95 Нм;

� высокая динамика (соотношение: номинальный момент / момент инерцииротора двигателя);

� высокая степень защиты (IP65);� надежная механическая конструкция датчика (резольвер);� оптимальная система обратной связи с Sin/Cos-датчиком обеспечивает оченьширокий диапазон регулирования до 1:5000;

� использование оптимальной системы обратной связи дает высокую точностьпозиционирования при низкой частоте вращения;

� регулирование на высокой частоте вращения до 6000 об/мин без снижениямомента;

� большая величина длительного вращающего момента при низкой частотевращения и при останове без использования вентилятора принудительногоохлаждения;

� высокая перегрузочная способность;� постоянные магниты из сплава Неодим-Железо-Бор (NeFeB) с высокойплотностью магнитного потока.

Степени защиты согласно IEC 34-5 (EN 60034-5)

� Синхронные серводвигатели в стандартном исполнении имеют степеньзащиты IP65.

IP 1-я цифра кодаЗащита от попадания посторонних

предметов

2-й цифра кодаЗащита от попадания воды

0 Нет защиты Нет защиты1 Защита от попадания посторонних

предметов ∅ 50 мм и болееЗащита от водяных капель

2 Защита от попадания постороннихпредметов ∅ 12 мм и более

Защита от водяных капель под углом (до 15° от вертикали)

3 Защита от попадания постороннихпредметов ∅ 2,5 мм и более

Защита от водяных брызг

4 Защита от попадания постороннихпредметов ∅ 1 мм и более

Защита от сильных водяных брызг

5 Защита от пыли Защита от водяных струй6 Полная защита от пыли

(пыленепроницаемый)Защита от сильных водяных струй

7 - Защита от попадания воды при кратковременном погружении

8 - Защита от попадания воды при длительном погружении

3



ПрименениеУскорение более 5 м/c2

Ротор синхронного серводвигателя имеет очень малый момент инерции. Такойдвигатель оптимален для применения в высокодинамичных приводных системах.Для работы с ускорениями более 5 м/с2 синхронный серводвигатель, какправило, представляет собой лучшее решение с технической и экономическойточки зрения.

Точное позиционирование больших масс

Если относительный момент инерции Jext / JMot синхронного серводвигателя смалоинерционным ротором получается слишком большим (k > 10...15), то вбольшинстве случаев оптимальным будет выбор асинхронного серводвигателяCT/CV компании SEW-EURODRIVE с более высоким моментом инерции JMot.

Большой вращающий момент

Для сервопривода установок, требующих номинального вращающего момента> 95 Нм, SEW-EURODRIVE выпускает асинхронные серводвигатели.

Паразитные моменты / Cogging

Благодаря своей конструкции эти двигатели имеют низкую пульсациювращающего момента. Она компенсируется преобразователем, поэтому даже нанизкой частоте вращения момент остается стабильным. Подробнее см. гл. 9.4"Технические данные".

Совместимость редуктора с двигателем

В таблицах совместимости возможные комбинации двигателей и редуктороввыделены серым фоном.

Указания по выбору серво-двигателей

Для выбора параметров серводвигателя необходимо определить его тепловую идинамическую нагрузку:� Расчет эффективной рабочей точки (усредненное значение за цикл) дляпроверки степени использования двигателя по нагреву.

� Расчет максимальной рабочей точки для выбора комбинации "двигатель �преобразователь".

� Определение относительного момента инерции Jext / JMot для проверкистабильности регулирования частоты вращения:� Jext = внешний момент инерции, приведенный к валу двигателя;� JMot = момент инерции ротора двигателя.

Если необходима эксплуатация редуктора BSF.. или PSF.. с асинхроннымсерводвигателем CT/CV компании SEW-EURODRIVE, то эти двигателиустанавливаются на редуктор только через адаптер.


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Порядок действий

Классификацияпо частоте вращения

Все серводвигатели используются в регулируемых приводах, поэтомунеобходимо учитывать соотношение моментов инерции нагрузки и роторадвигателя (относительный момент инерции). Это соотношение решающимобразом влияет на качество регулирования. Относительный момент инерции недолжен превышать значений, указанных в следующей таблице. Снижениеотносительного момента инерции за счет частоты вращения двигателя(или подбором передаточного числа редуктора) при значении Jext / JMot < 8 накачество регулирования почти не влияет. Люфт и эластичность передающихузлов отрицательно влияют на динамику регулирования и должны быть как можноменьше.Таким образом, максимальную частоту вращения выбирают с учетом следующихусловий:

� Определение максимальной частоты вращения с учетом относительногомомента инерции k < 10...15.

� Необходимый максимальный вращающий момент Mmax при максимальнойчастоте вращения nmax (максимальная рабочая точка).Mmax < Mdyn_Mot при nmaxMdyn_Mot соответствует максимальному вращающему моменту даннойкомбинации "двигатель � преобразователь". Эта рабочая точка должнанаходиться ниже кривой максимального вращающего момента для даннойкомбинации "двигатель � MOVIDRIVE®".

� Необходимый эффективный вращающий момент при средней частотевращения в данном случае применения (эффективная рабочая точка).Meff < MN_Mot при nemЭта рабочая точка должна находиться ниже кривой длительноговращающего момента, обеспечивая стабильный тепловой режим привода.

Синхронные серводвигатели DFS/CFM

[об/мин]

2000 3000 4500 6000

Передающие узлы Характеристики регулирования Относительный момент инерции Jext / JMot

Кованая зубчатая рейка, редуктор со сниженным люфтом

Низколюфтовый и низкоэластичный привод

Jext / JMot < 15

Зубчатый ремень, редуктор со сниженным люфтом

Обычный сервопривод Jext / JMot < 15

Зубчатый ремень, редуктор в стандартном исполнении

Стандартный привод, муфты с демпфирующими элементами (→ эластичность)

Jext / JMot < 10

3


Пример проектированияВыбор привода при проектировании

3.7 Пример проектированияПримерный расчет привода транспортного устройства в режиме S3.

Заданы следующие условия:� серводвигатель с частотой вращения 4500 об/мин;� масса груза: 150 кг;� масса тележки: 100 кг;� скорость перемещения: 5 м/с;� ускорение: 10 м/с2;� замедление: 10 м/с2;� КПД установки: 90 %;� сила сопротивления качению: 100 Н;� диаметр зубчатого шкива: 250 мм (непосредственный привод через зубчатыйремень);

� коэффициент запаса fz = 2,5 (предварительное натяжение ремня);� монтажная позиция M4;� фактический вращающий момент при аварийном останове = 525 Нм (задан);� передаточное число промежуточной передачи i = 1;� температура окружающей среды 20°C.

54687AXXРис. 5. Пример проектирования: Расчет параметров редуктора BSF..

с двигателем без адаптера


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Диаграмма рабочего цикла

Из диаграммы рабочего цикла получаются следующие временные интервалы:t1 = t3 = t5 = t7 = 0,5 с � период включенного состояния.t2 = t6 = 2,0 с � период включенного состояния.t4 = t8 = 1,5 с � пауза.

n2 = na max = 382 об/мин при скорости перемещения 5 м/с.n1 = n3 = n5 = n7 = n2/2 = 191 об/мин.n2 = n6 = 382 об/мин.n4 = n8 = 0.

Диаграмма вращающего момента

Из диаграммы вращающего момента получается:M1 = - M5 = Mmax = 350 Нм.M2 = - M6 = 3,5 Нм.M3 = - M7 = -280 Нм.M4 = M8 = 0.

50795AXX

t [с]

t5t4t3t2t1 t6 t7 t8

3

-3

v [м/с]

50791AXX

t [s]

t5t4t3t2t1 t6 t7 t8

M1 = Ma max

M2

M3

M [Nm]

3



Выбор конического редуктора для сервопривода

По диаграмме максимальный вращающий момент на выходном валу приводаMmax = 350 Нм. Для выбора конического редуктора с соответствующимускоряющим моментом (→ Таблицы параметров) должно выполнятьсяследующее условие:

Mmax ≤ MB или Mmax ≤ MaDYN.

Значение MB см. в таблицах совместимости, а MaDYN � в таблицах параметров.

По таблицам в главе 7 выбираем редуктор BSF502 (MB = 375 Нм) с передаточнымчислом i = 10. Для монтажной позиции M4 с постоянными a0 = -17,47, a1 = -0,316 иa2= 119454 следует:

⇒ 350 Нм ≤ 375 Нм.

Для дальнейшего проектирования потребуются следующие данные: � постоянная частоты вращения nk = 130;� тепловые постоянные для монтажной позиции M4, т. е. a0 = -17,47, a1 = -0,316и a2 = 119454:� Тепловые постоянные указаны только в таблицах расчетных данных длямотор-редукторов без адаптера!

� Тепловые постоянные мотор-редукторов с адаптером выбираются потаблицам расчетных данных для мотор-редукторов без адаптера.

� радиальная нагрузка на выходной вал (при ускоряющем моменте) FRa(MB) =12000 Н.

ne = 1500 min-1 igesBSF502 3 4 6 8 10 12 15 20 25 30 35

η 0.94 0.94 0.94 0.94 0.91 0.94 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 JG10-4 BSF502 12 7.3 3.6 6.2 4.0 1.1 2.1 1.3 0.92 0.70 0.56 JG10-4 BSBF502 13 7.8 3.8 6.3 4.0 1.1 2.1 1.3 0.93 0.71 0.56 JG10-4 BSHF502 13 7.6 3.7 6.3 4.0 1.1 2.1 1.3 0.93 0.71 0.56 MNOTAUS 620 640 640 640 560 615 560 560 560 560 560 MB 385 400 410 420 375 410 375 375 375 375 375 nK 233 200 183 162 130 183 133 135 132 136 142 FRa(MB) BSF502 8500 9540 11400 11900 12000 11900 12000 12000 12000 12000 12000 FRa(MB) BSBF502 10300 11600 13800 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400 FRa(MB) BSHF502 9210 10300 12300 13900 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400 MN 310 320 320 320 250 300 250 250 250 250 250 FRa(MN) BSF502 9580 10700 12200 12200 12300 12200 12300 12300 12300 12300 12300 FRa(MN) BSBF502 11600 13000 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400 FRa(MN) BSHF502 10400 11600 13700 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400 14400

MTHERM M1

a0 21.29 20.57 19.77 19.26 -6.62 18.42 -8.98 -10.77 -11.48 -12.28 -12.89a1 -0.055 -0.065 -0.08 -0.09 -0.203 -0.103 -0.257 -0.295 -0.324 -0.345 -0.362a2 184165 183623 182775 182213 120320 181624 119313 118759 118189 117868 117623

MTHERM M2 / M4

a0 18.47 16.99 14.92 13.39 -17.47 11.52 -22.97 -26.04 -28.42 -30.16 -31.46a1 -0.081 -0.097 -0.121 -0.137 -0.316 -0.158 -0.403 -0.466 -0.511 -0.546 -0.574a2 183632 182939 181967 181401 119454 180702 118384 117558 117063 116700 116419

MTHERM M3/M5/M6

a0 32.71 34.95 37.6 39.07 22.51 40.77 27.69 31.72 34.29 36.58 38.29a1 -0.077 -0.094 -0.12 -0.138 -0.334 -0.162 -0.441 -0.518 -0.575 -0.62 -0.655a2 180058 178708 177200 176411 115909 175563 114160 112896 112134 111510 111052


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Средняя частота вращения выходного вала

Расчет средней частоты вращения выходного вала nam:

nam [об/мин] = средняя частота вращения выходного вала.n1...nn [об/мин] = частота вращения выходного вала в интервале t1...tn.t1...tn [с] = интервал времени от 1 до n.

Данные редуктора

Условие nam ≤ nk не выполняется, так как 212 [об/мин] > 130 [об/мин]. Поэтомутребуется проверка кубического вращающего момента на выходном валу.

Кубический вращающий момент на выходном валу

Makub [Нм] = кубический вращающий момент на выходном валу.n1...nn [об/мин] = частота вращения выходного вала в интервале t1...tn.M1...Mn [Нм] = вращающий момент на выходном валу в интервале t1...tn.t1...tn [с] = интервал времени от 1 до n.

Относительная частота вращения

Определение относительной частоты вращения fk:

nam [об/мин] = средняя частота вращения выходного вала.nk [об/мин] = постоянная частоты вращения, см. таблицы расчетных данных.

nn t n t

t tam

n n

n

=× + + ×

+ += −1 1

1

212 1...

...min

Mn t M n t M

n t n takub

n n n

n n

=× × + + × ×

× + + ×

1 1 1

1 1

3 33 ...

...

Makub

= 186 5, Nm

fkn

nam

k

= = =

0 3 0 3212

130116

, ,

,

3



Проверка

⇒ 186,5 Нм ≤ 323 Нм: условие выполняется.

Эффективный момент с учетом нагрева редуктора

Допустимый момент с учетом нагрева редуктора

Проверка

⇒ 83,7 Нм ≤ 108,5 Нм: условие выполняется.

Проверка

Допустимый вращающий момент при аварийном останове MNOTAUS = 560 Нм(см. таблицу на Стр. 42), следовательно:

⇒ 525 Нм ≤ 569 Нм: условие выполняется.

Проверка параметров муфты

Муфта не используется!

MMfakub

B

k

≤ = =375116

323Nm

Nm,

Mn t M n t M

n t n tTHeff

n n n

n n

=× × + + × ×

× + + ×

1 1 1

1 1

12 1212

, ,...

...

,

MTHeff

= 83 7, Nm

M a a na

nTHERM am

am

= + × +0 12

12,

MTHERM = − + − × + =17 47 0 316 212119454

21212, ( , )

,108,5 Nm

M MTHeff THERM

≤

M MNOTAUS Appl NOTAUS_

≤


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Проверка

При MN = 250 Нм (см. таблицу на Стр. 42) следует:

350 Нм > 250 Нм ⇒ FRa (MB) = 12000 Н.

Усилие прилагается в точке .

Определение радиальной нагрузки

ПроверкаFR ≤ FRa (MB).

⇒ 7000 Н ≤ 12000 Н: условие выполняется.

Результат ⇒ Выбранный редуктор соответствует заданным условиям.

M MMax N

≤

xl

=2

FM

dfR z

= × × = ×× =max ,

2000 350 2000

2502 5

0

7000 N

3



Расчет параметров двигателяПроверка параметров серводвигателя

По максимальному вращающему моменту на выходном валу редуктора с учетомего КПД можно определить максимальный вращающий момент на входном валу. Благоприятный фактор: по условиям расчета двигатель обладает резервомчастоты вращения около 10 %.

На основании величины максимального момента на входном валу делаетсяпредварительный выбор двигателя с обязательной последующей проверкой егопараметров:

⇒CM90L /BR� nN = 4500 об/мин.� M0 = 21,0 Нм.� I0 = 14,4 А.� JMot = 40,6 x 10-4 кгм2.

Определение относительного момента инерции "k"

⇒ Требование: k ≤ 10-15 выполнено.

НмНм

+ G

22+ 457кг кгм кгммин

cм

24577

кгм

кгм

Примечание: относительный момент инерции "k" решающим образом влияет нахарактеристики регулирования.


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Кроме момента для вращения входного вала редуктора, двигатель долженразвивать определенный момент для собственного разгона.

Таким образом, в интервале t1 должен создаваться следующий вращающиймомент:

Определение эффективного вращающего момента двигателя

Вращающий момент, развиваемый двигателем на участке 2, рассчитывается следующим образом:

Вращающий момент, развиваемый двигателем на участке 3, рассчитывается так же, как на участке 1, но в данном случае КПД редуктора помогает торможению.

Нмкгм мин

c

Нм Нм Нм

НмНм

Вращающий момент двигателя при замедленииНм

НмНм Нм

cycle c c c c c

cycle

( ) ( ) ( ) ( )Нм c Нм c Нм cНм cc

Нм

3



Определение средней частоты вращения входного вала

Определение рабочей точки

Зная эффективный вращающий момент и среднюю частоту вращения двигателя,можно указать его рабочую точку на диаграмме предельного момента с учетомтепловой нагрузки:

Во избежание тепловой перегрузки двигателя точка эффективного момента присредней частоте вращения должна быть не выше предельной кривой для данногодвигателя:

Требование: ⇒ Meff ≤ MN выполнено.

минмин

54496AXX

0

5

10

15

20

25

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

CM90L

CM90M

CM90S

CM90L /VR

CM90M /VR

CM90S /VR

30

35

M [

Nm

]

n [min–1]


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Проверка предельного момента в динамическом режиме

По величине максимального вращающего момента при соответствующей частотевращения необходимо проверить, способен ли данный двигатель развивать этотмомент в динамическом режиме.

Точка максимально развиваемого вращающего момента должна быть не вышекривой предельного момента в динамическом режиме. При этом особенноследует учитывать спад кривой в верхнем диапазоне частоты вращения.

Требование: ⇒ Mmax ≤ предельного момента в динамическом режиме выполнено.

54497AXX

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

CM90L

CM90M

CM90S

1000

1500

2250

3000

2000

3000

4500

6000

333

500

750

1000

667

1000

1500

2000

1333

2000

3000

4000

1667

2500

3750

5000

M [

Nm

]

n [min–1]

3



Выбор преобразователя

Номинальная частота вращения nN = 4500 об/мин:

Зная величины эффективного и максимального вращающего момента, можнопо таблицам параметров двигателей выбрать соответствующий преобразователь,в данном случае:

⇒ MDX61B0150�5A3.

ДвигательMOVIDRIVE® MDX61B...-5_3 (преобразователи на 400/500 В) в режимах SERVO (P700)

0005 0008 0011 0014 0015 0022 0030 0040

DS56M Mmax [Нм] 2,4 2,8 3,6 3,8 3,5 3,8

DS56L Mmax [Нм] 3,3 4,0 5,1 6,4 4,9 6,6 7,6

DS56H Mmax [Нм] 4,0 4,8 6,2 7,9 6,0 8,2 10,3 13,7

CM71S Mmax [Нм] 6,3 8,1 6,1 8,3 10,4 13,4

CM71M Mmax [Нм] 7,9 5,9 8,1 10,2 13,6

CM71L Mmax [Нм] 8,2 10,4 14,0

CM90S Mmax [Нм] 10,4 14,1

CM90M Mmax [Нм] 14,0

P700: SERVO...

3 400/500 V� AC

DS/CM: n = 4500 rpmN

MDX61B...-5_3(400/500 V)

ДвигательMOVIDRIVE® MDX61B...-5_3 (преобразователи на 400/500 В) в режимах SERVO (P700)

0055 0075 0110 0150 0220 0300 0370 0450 0550 0750

DS56H Mmax [Нм] 15,2

CM71S Mmax [Нм] 16,1 16,7

CM71M Mmax [Нм] 17,1 20,3 21,8

CM71L Mmax [Нм] 18,1 22,5 30,3 31,7

CM90S Mmax [Нм] 18,4 23,4 33,6 39,8

CM90M Mmax [Нм] 18,4 23,5 34,6 44,5 52,1

CM90L Mmax [Нм] 18,2 23,3 34,7 45,8 63,4 75,0

CM112S Mmax [Нм] 19,5 25,0 37,4 49,2 67,5 81,9

CM112M Mmax [Нм] 24,6 37,1 49,4 69,6 87,4 101,5 108,0

CM112L Mmax [Нм] 35,0 46,8 67,2 86,9 104,1 123,5 140,7 156,8

P700: SERVO...

3 400/500 V� AC

DS/CM: n = 4500 rpmN

MDX61B...-5_3(400/500 V)


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Расчет параметров для выбора тормозного резистора

Для выбора соответствующего тормозного резистора необходимо для периодовработы двигателя в генераторном режиме определить следующие значения:� пиковая мощность торможения;� средняя мощность торможения.

Пиковая мощность торможения в интервале t3:

Средняя мощность торможения в интервале t3:

Эффективная мощность торможения:

load

НмкВтмин

loadНм

мин

кВт

cykle

кВт кВт кВтс с сс

кВт

3



Выбор тормозного резистора

По таблице "Выбор тормозных резисторов" (см. Системное руководство"MOVIDRIVE® MDX60/61B", гл. "Монтаж") делается предварительный выбортормозных резисторов для соответствующих преобразователей:

Преобразователи на 400/500 В, типоразмер 3...6

Затем на основании этого предварительного выбора и вычисленных значенийпиковой и средней мощности торможения определяется конкретный резистор.Технические данные тормозных резисторов см. в Системном руководстве"MOVIDRIVE® MDX60B/61B", гл. 3 "Технические данные".

1) ПВ = продолжительность включения тормозного резистора относительно базовой продолжительности рабочего цикла TD ≤ 120 с.2) Теоретическое ограничение мощности, рассчитанное по напряжению промежуточного звена и значению сопротивления.

6% ПВ � 7,2 с ⇒ 7,2 с ≥ 0,5 с (t3).

MOVIDRIVE® MDX61B...-503 0150 0220 0300 0370 0450 0550 0750 0900 1100 1320

Типоразмер 3 4 5 6

Тормозные резисторы

Ток отключения Номер

BW018-015 Iоткл = 4,0 Адейств 821 684 3 C C

BW018-035 Iоткл = 8,1 Адейств 821 685 1 C C

BW018-075 Iоткл = 14 Адейств 821 686 X C C

BW915 Iоткл = 28 Адейств 821 260 0

BW012-025 Iоткл = 6,1 Адейств 821 680 0

BW012-050 Iоткл = 12 Адейств 821 681 9

BW012-100 Iоткл = 22 Адейств 821 682 7

BW106 Iоткл = 38 Адейств 821 050 0 C C C

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Тип тормозного резистора BW018-015 BW018-035 BW018-075 BW915

Номер 821 684 3 821 685 1 821 686 X 821 260 0

Нагрузочная способность при 100 % ПВ 50 % ПВ1)

25 % ПВ 12 % ПВ 6 % ПВ

1,5 кВт2,5 кВт4,5 кВт6,7 кВт

11,4 кВт

3,5 кВт5,9 кВт

10,5 кВт15,7 кВт26,6 кВт

7,5 кВт12,7 кВт22,5 кВт33,7 кВт

37,5 кВт2)

16 кВт27 кВт

45 кВт2)

45 кВт2)

45 кВт2)

Соблюдайте ограничение мощности преобразователя в генераторном режиме!

(= 150 % рекомендуемой мощности двигателя → Технические данные)

Значение сопротивления RBW 18 Ом ± 10 % 15 Ом ± 10 %

Ток отключения (в F16) Iоткл 4,0 Адейств 8,1 Адейств 14 Адейств 28 АдействКонструкция Резистор из стальной сетки

Подключение Керамические клеммы для жил сечением 2,5 мм2 (AWG12) Шпильки M8

Степень защиты IP20 (в подключенном состоянии)

Температура окружающей среды ϑamb �20...+45 °C

Способ охлаждения KS = самоохлаждение

Для MOVIDRIVE® 0150/0220; для 0370/0450 � 2 параллельно включенных 0220


3

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22


3

Требование:� пиковая мощность торможения PBr_peak ≤ нагрузочной способности резисторапри 6 % ПВ;

� средняя мощность торможения PBR ≤ нагрузочной способности резистора напротяжении рабочего цикла установки.

Пример:PBR = 0,57 кВт при tcycle = 4,5 с⇒ BW018�015⇒ PBR_peak = 10,34 кВт < P6 % ПВ = 11,4 кВт (требование выполнено) ⇒ PBR = 0,57 кВт (при tcycle = 4,5 с) < P12 % ПВ (12 % ПВ = 14,4 с) = 6,7 кВт (требование выполнено).

Выбор дополнительного и вспомога-тельного оборудования

В зависимости от типа датчика двигателя потребуется выбрать для MOVIDRIVE®

MDX61B соответствующее устройство сопряжения (адаптер датчика):� DEH11B � для Hiperface-датчика;� DER11B � для резольвера.

Кроме того, в зависимости от условий применения потребуются и другиедополнительные устройства (например, сетевой интерфейсный модуль).Подробнее об имеющихся дополнительных устройствах и вспомогательномоборудовании (клавишные панели и т. п.) см. Системное руководство"MOVIDRIVE® MDX60B/61B".О фабрично подготовленных кабелях двигателя и датчика см. Системноеруководство MOVIDRIVE® и главу 9 данного каталога.

3 Выбор привода при...

Documents

Transcript of 3 Выбор привода при...