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標題: 關于同步升降器的扭矩，負載率疑問？ [打印本頁]
作者: e29340    時間: 2023-4-11 10:38
標題: 關于同步升降器的扭矩，負載率疑問？
買了一套同步升降器，也咨詢過相關廠家，給過相應參數，推薦的電機功率余量也可以。自己也同樣計算過，功率扭矩轉速合適。實際使用時，卻出現負載率過大的情況。
+ {: l) n. m3 j6 }; B: V8 t) E+ z
條件：同步升降器，4點頂升，行程250mm，速度150mm/s，提升重量100kg（含框架與工件）。
- @; w6 C& {4 A, a4 e& S布局：1500x850（mm）
: S' M- j' s: r6 s
1 d; _8 D' }3 g) \6 Q9 v9 }[attach]546104[/attach]
4 l4 a% o+ E3 U
# S% g+ z# p/ t廠家：給到的計算如下：0 i5 O! `# Z5 w' E+ Y/ k4 T
直角螺旋升降器（滾珠絲桿）速比1：2  滾珠絲桿 20mm  P = 20
: C3 e. F! E) _- oV = (N*P)/i* P4 ]* a6 A9 \% I3 g- U3 y
V = (2790*20)/(2*3.1) = 9M/Min
" n, Y! J) D/ n% O; z負載:100Kg V = 150mm/sec = 9M/Min 行程:250mm
( u9 n  N( {, V- pL（功率）=Q*V/(102*60*η)=100*9/（102*60*80%）=0.184kw
" Z8 |. B! [7 a, ^SF（安全系數）=2，2*0.184=0.368kw
0 R( P8 T5 t4 ~6 P  N四臺螺旋升降器聯動效率85%，" P& Q# k( G2 f- _4 i0 y
功率：0.368/85%=0.432kw
; t$ |1 U( l  E& R& qTs = 0.025Kg-M(單軸)                     Ts = 0.03Kg-M(雙軸)   $ Q! K0 n+ p9 D: l6 Q  c- j
Pkw=2*0.025*900/974=0.046kw      Pkw=2*0.03*900/974=0.055kw/ |3 j+ n( t; [/ q: k
P=0.432kw+0.046kw+0.055kw=0.533kw
' K) H/ p) W& S6 i' ~0.533kw/2970*3000=0.573kw+ W# y5 Y6 j+ D: i+ P6 [' r; \
壽命計算：
/ v( G* b0 a6 L5 q滾珠落幕-R20-20A2-DRSB    動負載:792Kgf& x) f7 i* w/ s( T; c0 C5 m
L=（C*0.9/（100/4））^3*10^6=（792*0.9/25）^3*10^6=23178.4*10^68 b7 D; a' j1 v) a) w( I
Lh=L/(Nav*60)=858458.5Hr(滾珠壽命), b/ q4 l+ g+ r$ V; q  o, \
選用750w是合適的! b- A  y+ q. Y& r2 P2 @
2 j  h& _3 j) O8 \' Q* u' y
自己的計算大致是：扭矩在1.6N.M左右（2.5倍安全系數），小于2.4N.m,按1.6/2.4=0.67計算，負載率應該在67%--70%左右/# L; L% p8 O4 X' x  x" \2 `
) B/ X5 u' H% q3 Q$ `. v
現在實際工況情況是：- e( ~0 V$ L0 V4 e
4套螺旋升降器，導程20mm，直徑20mm，速比1；2，配置直角減速機—1:3.1，布置如上圖。
# x% x+ ^- @  h3 W6 [2 {實際選用的是三菱750w電機，轉速3000r，扭矩2.4N.M，功率750w，加減速度合計1s。
: Q$ L& T. y* N4 A* ?- m
& x; {" u: ?9 _  |8 F# l% x實際測試結果是：做了3套，60kg，90kg的
0 w& H* `, k8 I* u3 B6 ^' m' G負載60kg的，速度為100mm/s，負載率是85-90%& L' _: c# {9 i, v$ M+ j5 f5 Z
負載90-95kg的，速度為150mm/s，負載率是120%以上/ D9 h3 h, x' v+ S

# p; E+ U$ |, s# g廠家不是大陸的，配合起來相當麻煩，所以想咨詢下可能存在的原因（廠家只說是安裝問題，不管了）。0 A5 A  v6 u! N$ r
現在零時的解決措施是，減速機速比增加1倍。因為節拍問題，當時速度余量留的相當足。
- J+ {' L- Y) D1 F, E
. b9 |+ Y/ X; i/ D1 K. p+ ^5 C2 J1 ]8 g
) D8 i; v# w& X* F& i% X6 v) R
" H' y6 j1 a6 n+ J# X; a
& z; x0 i" E6 i6 C. _
[tr][/tr]

7 ?( n; o( F) q" ]+ t' E) ?/ s3 O( i' E8 e! x1 n
作者: 702736    時間: 2023-4-11 11:22
未考慮加速度，還有摩擦別扭未考慮吧，效率也取的太高了吧
作者: sgxap666    時間: 2023-4-11 11:26
四臺螺旋升降器聯動效率85%    這個可能沒那么高
作者: e29340    時間: 2023-4-11 11:44
sgxap666 發表于 2023-4-11 11:26
1 ^# M# U3 a" `7 I3 Y四臺螺旋升降器聯動效率85%    這個可能沒那么高

! c8 Q+ w, X4 {1 l( }  ^$ o溝通以后說是：4+1聯動，單臺傳動效率97%以上。5臺聯動就97%相乘，得出了85%。當時也懷疑過，國內這玩意效率很低，不過外面的機械確實比我們國內做的好，不過就算效率再差70%的效率計算，也達不到負載率100%以上吧。
1 @9 F4 B: Z8 n6 D) `: \$ ]8 I% ~8 @8 f& K/ l
作者: e29340    時間: 2023-4-11 11:49
702736 發表于 2023-4-11 11:22
& u0 E! ?1 w1 _* _8 n未考慮加速度，還有摩擦別扭未考慮吧，效率也取的太高了吧
' h7 V' j" o5 l. d9 W
其實相關計算我自己也算過。加減速，轉動慣量也計算進去了。那個效率是人家寫在樣本手冊上的，就算差的多了，也沒可能差那么多，我按70%的效率也算過，也是可以的。
7 n" m& h" n5 B  A4 o
作者: 702736    時間: 2023-4-11 12:08
單臺70差不多
作者: e29340    時間: 2023-4-11 15:27
e29340 發表于 2023-4-11 11:44
  k  v& E/ P3 o) R  T0 l' T% p溝通以后說是：4+1聯動，單臺傳動效率97%以上。5臺聯動就97%相乘，得出了85%。當時也懷疑過，國內這玩意 ...

, \$ c! p$ {/ G0 p9 n& m我看了下，國內幾個廠家的參數，這邊講四臺聯動系數85%，而不是效率。
: b9 i' Y* t  l: P. i另外我看了下螺旋傘齒輪升降機 那個傳動效率，最高的一個是80%
$ U" c" {! b- E0 x8 ^$ L. p$ L8 r按照國內自己廠家給的手冊計算，也沒問題。( t3 t! Q/ [" z2 f4 D/ G; o, [
- c; J+ ]* h& j+ ?
作者: e29340    時間: 2023-4-11 15:27
sgxap666 發表于 2023-4-11 11:26
. `& S" r# g5 p/ E5 {2 M8 R- S* v四臺螺旋升降器聯動效率85%    這個可能沒那么高
( r- R  j' D* F. l& U; \
我看了下，國內幾個廠家的參數，這邊講四臺聯動系數85%，而不是效率。
3 @2 U4 k- |9 [# J8 ?6 a1 B另外我看了下螺旋傘齒輪升降機 那個傳動效率，最高的一個是80%
) [, J, ]: e8 E# a按照國內自己廠家給的手冊計算，也沒問題。
" L& E. w1 E' Q+ ~( r$ N' f' g
作者: huangsiwen    時間: 2023-4-11 18:54
樓主，遠離電機的兩個同步升降器所需扭矩應該大于電機同軸的同步升降機。可以試試假設遠端同步升降器所需扭矩是近端的1.2～1.3倍，看看效果如何。
作者: 斯文少弟2018    時間: 2023-4-12 12:09
開始以為是  伺服轉向器，最近剛好做了個方案，一個電機帶動兩根絲杠，用了一個單進 雙出的轉向器，兩個一進一出的轉向器
作者: e29340    時間: 2023-4-13 08:12
huangsiwen 發表于 2023-4-11 18:54" ?6 S* |, Q3 {
樓主，遠離電機的兩個同步升降器所需扭矩應該大于電機同軸的同步升降機。可以試試假設遠端同步升降器所需扭 ...
: N: [4 [" v, J. G5 H
余留當時設計的時候，留的很大，在2倍安全系數下*1.5倍，也符合要求，不過這個值比較接近負載率100%了。9 G0 O; l/ X9 a2 ?; }
作者: 劉火火    時間: 2023-4-13 14:37
安裝和加工問題的可能性更大，1.5m*0.9m也不小哦，另外我看你的速度0.15m/s，也不是很快，導程可以選小一些，控制下間隙問題，還有就是仔細校核下慣量的問題，應該就沒什么問題了
作者: e29340    時間: 2023-4-14 08:06
劉火火 發表于 2023-4-13 14:37) L$ ]3 Y& W6 e2 K% ]' g3 U8 l% B* f
安裝和加工問題的可能性更大，1.5m*0.9m也不小哦，另外我看你的速度0.15m/s，也不是很快，導程可以選小一些 ...
; S# Q7 J1 @( U; @2 \4 ~+ R" Z8 O
慣量算的應該沒問題，減速機轉動慣量（按同型號APEX），聯軸器轉動慣量，螺旋升降器（按減速機計算），傳動軸，伺服電機，還額外加了4個負載滾珠絲杠，加減速，這個應該是還可以了。. s6 K( `; ~- u3 ~
安裝的話，會有點，下面是鋁型材，不過變形不至于差的太離譜，對扭矩有這么大影響。# {5 D' N& y& P7 s
作者: e29340    時間: 2023-4-14 09:49
我寫下自己的計算數據：
, I6 w% M( b( B3 m# k
1 F+ }+ \' y7 Z9 ~- N負載轉矩：   TL ==3.89928555520789 Nm
& |5 t8 M" m( ]5 `* Q6 j- x8 g: }  Z8 G9 P. x

# v1 d9 P- w( Z' w6 N+ |/ t# ^* q$ ~- h! u2 Y/ `% |
轉動慣量計算：. K- _$ d) S# n' ~0 a
直線運動平臺與負載慣量：JL ==0.00101320709777996 kgm^23 x" |; A; ?( @
滾珠絲杠轉動慣量：JB ==0.0000620466 kgm^2
4 G' [9 x) X: G8 S9 e0 O6 Z4 B3 z9 d, t4 x- q3 h/ A
連軸器轉動慣量:JC==0.00015625 kgm^2$ y: [$ M' H2 x' u
傳動軸轉動慣量：JD==0.000009875 kgm^28 u6 ?4 W; P9 P& G# K
電機轉動慣量：查表的：JM=0.000128 kgm^2" R8 ?# l8 B/ U' D% j8 M/ A
減速機轉動慣量：JF=0.0017 kgm^2(按照APEX高一個型號計算)
) {5 m4 E9 @1 d+ \  {螺旋升降器轉動慣量：JG=0.0017 kgm^2（按減速機計算）2 f$ M+ X' z: L& u5 D0 m$ ~! t
總負荷轉動慣量：Ji=JL+4*JB+9*JC+4*JD+JF+4*JG=0.01132564349778 kgm^2
6 ~8 R5 H8 o# w) C. ]5 C0 c  ]( J2 n0 a% M8 H- v, y8 v
啟動轉矩：TS=  =1.19942554708752 Nm——t（0.45s），NM =450rpm$ z! i! U3 [% h8 V$ _+ [& }- c, |
  f1 P/ [4 X+ p5 a4 |9 T2 ~( a
必要轉矩：S安全系數：20 Y/ L. u  _  [0 ~
Tm=(TL+TS)*S=10.1974222045908 N.m7 [/ h2 [: x0 z( F" J4 O0 {' i, L& |
減速比：6.20 s7 x* w+ i  h% \$ }9 O
則10.2/6.2=1.65 .M＜2.4N。m
3 ~" x1 S* U& d) a' n
) v0 n1 J% J. l( r0 D- W8 c( q& b5 I  ?
作者: 妖洞兩拐    時間: 2023-6-20 13:29
我在考慮這玩意怎么保持左右同步的，是不是需要調試？  s# A( }! i/ C7 U4 y: a
難度大不大？調試不好會不會引起絲桿螺母損壞？
作者: e29340    時間: 2023-6-20 15:30
本帖最后由 e29340 于 2023-6-20 15:32 編輯
4 R1 U# t4 X. {" g' S% X6 x3 U
妖洞兩拐 發表于 2023-6-20 13:29
9 V! m* Y" t; d1 w9 H( y$ Q& L我在考慮這玩意怎么保持左右同步的，是不是需要調試？
8 j0 B' E' B0 i難度大不大？調試不好會不會引起絲桿螺母損壞？
& S0 ~  D/ F5 p, i# l2 u0 d) ?( \
不會，調試起來也簡單，就是負載率，功率問題，實際比我大了一倍。建議這玩意不要弄國產的，底座剛度大點，我自己總結：問題出在底座剛度有問題，造成滾珠絲桿不垂直，就是不知道為什么實際比計算會差這么多。; y& W. o, j" I4 @& R0 d# Y' H0 n' t
我現在用的場合是上下料，24x7，每分鐘2次的使用頻率.$ N  |% u% s* l
作者: 無聊1995    時間: 2023-6-30 16:34
觀看大佬$ R; |- b0 v& h! w. C8 R6 M




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