¿Cómo calcular la relación de reducción de la caja de cambios y la salida de par para sistemas de accionamiento por servomotor?

La relación 1:10 elegida era demasiado alta para un tiempo índice de 0,8 segundos y el par de carga se subestimó en aproximadamente un 18 por ciento una vez que se incluyó la eficiencia de la caja de cambios. Un servomotor que alcanza su límite de torsión durante la aceleración disparará el variador, degradará la precisión del posicionamiento y sobrecalentará el reductor. La solución radica en una secuencia de cálculo disciplinada que cubre la relación, el par, la eficiencia y la coincidencia de inercia antes de realizar una orden de compra.

Qué significan la relación de reducción y la salida de par en los sistemas de accionamiento por servomotor

La relación de reducción es el cociente de la velocidad de entrada del servomotor dividida por la velocidad de salida de la caja de cambios, mientras que el par de salida es la fuerza de rotación disponible en el eje de salida después de aplicar el efecto multiplicador de esa relación y la eficiencia mecánica de la caja de cambios.

Un servomotor es un dispositivo de alta velocidad y bajo torque, mientras que la mayoría de las cargas de las máquinas requieren un movimiento de baja velocidad y alto torque. La caja de cambios cierra esa brecha. Comprender la relación exacta entre la relación y el par es la base de cada decisión coincidente, porque determina si el servoaccionamiento puede acelerar la carga dentro del tiempo de ciclo requerido sin exceder sus límites térmicos o de corriente máxima.

Método de tres pasos para calcular el índice de reducción

Para calcular la relación de reducción para un sistema de accionamiento de servomotor, necesita tres valores: la velocidad de salida requerida a partir del tiempo de ciclo, la velocidad nominal del servomotor y el par de salida demandado por la carga.

Calcular la salida de par después de la relación de reducción

Una vez fijada la relación de reducción, calcule la salida de par disponible multiplicando el par continuo del servomotor por la relación y la eficiencia de la caja de cambios.

El factor de eficiencia es importante porque convierte la multiplicación del par teórico en par utilizable. Un reductor planetario con eficiencia de 0,97 entrega un 3 por ciento más de par de salida que un reductor con eficiencia de 0,94 en la misma relación, lo que puede marcar la diferencia en una fase de aceleración que dura 0,8 segundos.

Servomotor y caja de cambios a juego: inercia, precisión y juego

El cálculo de la relación es sólo la mitad del problema de dimensionamiento. El servomotor también debe controlar dinámicamente la inercia de la carga reflejada y el juego de la caja de cambios debe permanecer dentro de la tolerancia de posicionamiento de la máquina.

El desajuste de inercia es uno de los factores que más se pasa por alto. La inercia de la carga reflejada en el eje del motor es igual a la inercia de la carga dividida por el cuadrado de la relación de reducción. Se recomienda una relación de inercia rotor-carga de 1:5 o mejor para un control servo preciso. Una relación más baja es aceptable para ejes más lentos, pero una relación más alta provoca problemas de ajuste de ganancia y puede provocar oscilaciones durante una desaceleración rápida.

Los ejes de automatización que necesitan un par elevado y una instalación compacta se benefician del reductor planetario de la serie AHB, que cubre relaciones de 3:1 a 100:1 y mantiene el juego hasta 3 minutos de arco. Fabricantes como ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD. (BEITTO) diseño de alta eficiencia caja de cambios planetaria del servomotor unidades para estos ciclos de trabajo.

Reductor de caja de engranajes planetarios AHB de alto torque y bajo juego Este reductor planetario de engranajes helicoidales ofrece un juego bajo de menos de 3 minutos de arco para un posicionamiento preciso y un alto par en ejes de automatización compactos, con un diseño de brida para montaje universal del motor y operación sin mantenimiento. Ver producto →

Para mecanismos de selección y colocación e indexación que exigen el menor juego posible y un movimiento silencioso, el reductor de engranajes flexible de la serie BSHF ofrece un rango de relación de 50:1 a 160:1 con juego inferior a 1 minuto de arco.

Reductor de engranajes flexible serie BSHF con eje hueco Ofreciendo un diseño sin juego y relaciones de 50:1 a 160:1, este reductor liviano admite mecanismos de indexación y recogida y colocación con movimiento silencioso y alto torque en un diseño coaxial compacto. Ver producto →

Cuando el eje de movimiento debe girar 90 grados sin agregar una caja biselada separada, el accionamiento planetario en ángulo recto de la serie ATR mantiene la precisión de la relación en un espacio compacto.

Reductor de velocidad de accionamiento planetario de ángulo recto de 90 grados ATR Esta transmisión planetaria en ángulo recto proporciona un giro de 90 grados sin cajas de bisel adicionales, manteniendo la precisión de la relación y una alta rigidez con rodamientos de rodillos cónicos, adecuados para ejes de movimiento compactos. Ver producto →

Errores de tamaño comunes que rompen los servoaccionamientos

Cuatro errores explican la mayoría de los disparos por sobrecarga y fallas de posicionamiento en los sistemas de accionamiento de servomotores.

1. Ignorando el factor de eficiencia: Multiplicar el par del motor únicamente por la relación puede subestimar la demanda de par entre un 5 y un 10 por ciento, lo que genera transmisiones de tamaño insuficiente que se activan bajo carga.
2. Seleccionar relación solo desde velocidad: Una relación que satisface la velocidad pero ignora la inercia reflejada puede causar oscilaciones y fallas en el ajuste de ganancia.
3. Elegir la clase de reacción incorrecta: Un reductor de 10 minutos de arco en un sistema de posicionamiento de 0,01 mm nunca alcanzará la precisión requerida.
4. Sobredimensionamiento del reductor: Un reductor con una potencia nominal muy superior al par motor cuesta más, añade inercia reflejada y reduce la eficiencia general del sistema.

Lista de verificación de selección rápida para adquisiciones

Utilice esta lista de verificación antes de realizar una orden de compra para asegurar un sistema de servoaccionamiento que cumpla con los objetivos de velocidad, torque y precisión sin riesgo de sobrecarga.

Preguntas frecuentes sobre el tamaño de la caja de cambios servo

¿Cuál es la fórmula para la relación de reducción de la caja de cambios?

Relación de reducción = velocidad de entrada del motor dividida por la velocidad de salida de la caja de cambios. Un servomotor de 3000 RPM con una caja de cambios 10:1 produce 300 RPM en el eje de salida.

¿Cómo calculo el par de salida de un servomotor con caja de cambios?

Salida de par = par del motor x relación de reducción x eficiencia de la caja de cambios. Un servomotor de 5 Nm a través de un reductor planetario 10:1 con una eficiencia del 95 por ciento entrega 47,5 Nm en el eje de salida.

¿Cómo elijo la relación de reducción adecuada para un sistema de accionamiento por servomotor?

Comience con la velocidad de salida y el par de salida requeridos, luego calcule la relación a partir de la velocidad del motor. Verifique el par resultante después de aplicar la eficiencia y verifique que la relación de inercia se mantenga dentro del rango de control utilizable del servoaccionamiento.

¿Cuál es la diferencia entre reductores de engranajes planetarios y flexibles para servosistemas?

Los reductores planetarios ofrecen mayor eficiencia y densidad de torsión, mientras que los reductores de engranajes flexibles proporcionan un menor juego y un movimiento más suave a baja velocidad. Elija planetario para capacidad de carga y flexible para precisión, o haga coincidir el reductor con el requisito dominante del eje.