Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сравнение шаговых двигателей и сервоприводов

Сравнение шаговых двигателей и сервоприводов

Станки с ЧПУ уверенно лидируют в производственном секторе, постепенно занимая все ниши: от сувенирной до космической промышленности. В противовес оборудованию с ручным управлением, автоматические агрегаты отличаются исключительной точностью при изготовлении штучных и серийных изделий. Характерна для них и более высокая скорость работы, которая объясняется отсутствием в необходимости остановок для переналадки, исключением человека из производственного процесса и более быстрым перемещением инструментальной головки.

Последний фактор стал возможен благодаря использованию современных высокоточных двигателей, в частности, шаговых и серводвигателей.

Сервопривод и шаговый двигатель: что это и в чем разница?

Шаговый двигатель представляет собой бесколлекторное устройство электромеханического типа, имеющее несколько обмоток. Короткие электроимпульсы, подаваемые драйвером, последовательно активируют каждую из обмоток и приводят в движение ротор, вызывая угловые дискретные (или шаговые, что и является источником названия двигателей) перемещения. Для всех шаговых двигателей свойственно осуществление позиционирования на плоскости без обратной связи, ввиду отсутствия энкодера.

Устройство шагового двигателя

Серводвигатель является комплексным устройством, состоящим из как такового привода (щеточный или бесщеточный электромотор), управляющего блока и энкодера для связи с контроллером. Датчик обратной связи при помощи сигналов информирует станок о скорости, угловом положении и прочих параметрах движения.

Высокоскоростной синхронный серводвигатель с принудительным воздушным охлаждением

Шаговый двигатель: достоинства и недостатки

Шаговый двигатель используется на многих граверах, фрезерах, лазерах и прочих станках с программным управлением, которые применяются в металло- и деревообработке, рекламной деятельности, производстве электронных игрушек, товаров декоративно-прикладного назначения и во многих других отраслях. Популярность такого типа электромоторов обусловлена несколькими факторами, в числе которых:

  • длительный эксплуатационный период по причине отсутствия хрупких деталей. Вывести двигатель из строя может только повреждение одной из обмоток или истирание подшипников, что происходит только после очень продолжительного и интенсивного использования;
  • стабильная и высокоточная работа в определенном диапазоне скоростей и нагрузок;
  • низкая стоимость;
  • на невысоких скоростях точность позиционирования инструмента может доходить до ± 0,01 мм при условии использования качественных направляющих;
  • может управляться любыми программными оболочками ЧПУ станков;
  • способность работать в большом температурном диапазоне;
  • невосприимчивость к механическим нагрузкам, принудительным остановкам и реверсированию.

Однако есть у шаговых двигателей и некоторые недостатки, которые ограничивают сферу их применения или доставляют неудобства:

  • высокая шумность;
  • возникновение вибраций, резонансности и биений на больших скоростях;
  • максимальная скорость разгона за минуту составляет 120 оборотов;
  • низкая предельная скорость перемещения. Для фрезеров — 9 м/мин, для лазерно-гравировальных аппаратов — до 25 м/мин;
  • повышение скорости сверх установленных лимитов приводит к появлению вибраций и пропуску шагов;
  • отсутствие обратной связи провоцирует брак в случае внезапной остановки, попадания посторонних предметов в зону обработки, пропуска шага и т. д.

Сервопривод: плюсы и минусы

Сервопривод встречается на оборудовании с ЧПУ не менее часто, чем шаговый двигатель, но, в силу специфики работы используется на станках, от которых ожидается максимально высокая скорость обработки или повышенная производительность. Речь идет о фрезерах и лазерах, применяемых для выпуска серийной продукции в особо крупных объемах или аппаратах, работающих в сфере протезирования, макетирования, ювелирной области, робототехнике и прочих производствах, где прецизионная точность ставится во главу угла. Из достоинств серводвигателей можно выделить такие, как:

  • соблюдение плавности хода и точности перемещения на любых скоростях, оборотах и нагрузках;
  • практически абсолютная бесшумность при работе;
  • высокая мощность при малых габаритах;
  • широкой скоростной и мощностной диапазон;
  • разгон до 500 оборотов в минуту и торможение происходят за 0,1 секунды;
  • скорость перемещения инструментальной головки может доходить до 60-70 м/мин;
  • использование серводвигателей контурного управления позволяет добиться очень высокой динамической точности (около 0,002 мм). Позиционные устройства проходят заданную траекторию чуть с большей погрешностью, тем не менее, точность по-прежнему превосходит этот же параметр у шагового двигателя;
  • отсутствие вибраций, рывков, резонансов;
  • датчик обратной связи в режиме реального времени отслеживает все аспекты движения на любых траекториях, своевременно передавая их системе управления станком. В случае любых отклонений от программы происходит коррекция и возврат к правильному маршруту, что позволяет минимизировать появление брака.
Читать еще:  Что такое двигатель 4х4

Как и его «коллега», шаговый двигатель, сервопривод тоже не лишен недостатков

  • ремонт устройства может оказаться настолько дорогостоящим, что может сравниться по цене с новым двигателем;
  • бесколлекторные приводы по цене дороже шаговых примерно в 1,5-2 раза. Модели со щетками более бюджетны, однако щетки в них необходимо менять каждые 5 тыс. отработанных часов;
  • в некоторых случаях принудительная остановка двигателя приводит к его перегреву и может вывести привод из строя.

Вывод

Шаговый двигатель и сервопривод никак нельзя назвать конкурирующими устройствами и приобретение дорогостоящего сервомотора не всегда целесообразно. Применение каждого из них обусловлено рядом сопутствующих факторов, среди которых приоритетные места занимают скорость и точность обработки.

Представляем профессиональный фрезерный станок для обработки камня 1325 Stone. Запуск станка, процесс работы и пример готового изделия на видео.

В гостях у нашего постоянного клиента компании «Пластфактория», которые занимаются изготовлением POS-материалов и сотрудничают с крупными косметическими брендами.

Видеоотчет с посещения производства наших клиентов — компания «АЛЬТАИР». О работе на производстве, изготавливаемых изделиях и станках от компании Wattsan.

Плюсы и минусы центральных моторов для электровелосипедов

Электромоторы для велосипеда бывают двух основных типов: центральные «mid drive motor» (вращают трансмиссию велосипеда) и мотор-колеса (вращают непосредственно колесо). На чем же остановиться? В своем обзоре самого мощного серийного мотора для электровелосипеда Bafang G510 я коснулся этой темы, теперь же более развернуто рассмотрим плюсы и минусы центральных моторов. Сравнивать будем с другим проверенным решением: мотор-колесами. В качестве иллюстраций будет использован мой самосборный электровелосипед с центральным (кареточным) мотором Bafang BBS02B 750 Вт

Почему Bafang? Есть брендовые электровелосипеды с центральными моторами и с каждым сезоном их становится все больше. Но цены, цены не порадуют. Велосипед с мотором Bosch или поддержанная иномарка. А еще программное ограничение скорости, чтобы вписаться в требования ПДД.

У китайских производителей Bafang/8FUN/Cyclon/Tongsheng цена доступнее и ограничений нет.

Содержание
  • Плюсы
    • 1. Тяга
    • 2. Возможность полноценной работы трансмиссии
    • 3. Сохранение правильной балансировки
    • 4. Замена камеры
    • 5. Нагрузка на узлы
    • 6. Встроенный в мотор контроллер
    • 7. Заметность
  • Минусы
    • 1. Повышенный износ трансмиссии
    • 2. Цена
    • 3. Шумность
    • 4. Нюансы установки
    • 5. Меньшая максимальная скорость
    • 6.Необходимость обслуживания
  • Заключение
Читать еще:  Что такое нереверсивный двигатель
Плюсы

Начнем с приятного для владельцев центральных моторов.

1. Тяга

В центральном моторе уже находится свой редуктор, а так же центральный мотор вращает ведущую звездочку трансмиссии велосипеда. А это значит, высокий вращающий момент на колесе.

Например, для моей модели мотора передаточное отношение всех ступеней редуктора 1:21,9 + цепь с кассетой 11-46 зубьев. У мотор-колес тоже есть редукторные версии, но до таких передаточных отношений им далеко.

Какое преимущество это дает?

Подъем в гору, вязкая грязь и песок больше не проблема, с кареточным мотором вы их больше не замечаете. Включаем пониженную передачу и спокойно проезжаем. Для поездок по пересеченной местности то, что нужно.

2. Возможность полноценной работы трансмиссии

Во-первых, Вы можете так же крутить педали как на обычном велосипеде (я так и катаюсь в режиме ассистента), тем самым экономнее расходуя батарею. Мощность обычного велосипедиста оценивают в примерно 200 Вт, это будет подспорьем к мощности мотора.

Во вторых, можно в широких пределах управлять скоростью и крутящим моментом велосипеда. А в случае с мотор- колесом педали и цепь можно вообще убрать.

Если сядет аккумулятор, всегда можно доехать на педалях, сопротивление качению у центрального мотора минимальное, в отличие от мотор-колес прямого привода.

3. Сохранение правильной балансировки

Центральный мотор находится максимально внизу и это положительно сказывается на управляемости электровелосипедом.

Скажите такое положение влияет на клиренс велосипеда? Это не так, ведь любой кто ездил на велосипеде знает, клиренс велосипеда — это нижняя точка педалей! А если перепрыгивая бревно, вы заденете его кареточным мотором… то не повезло бревну. Там толстые стенки корпуса, переживать не нужно.

Еще немало важно, что работа подвески велосипеда не ухудшается за счёт того, что колёса велосипеда с центральным мотором остаются по прежнему лёгкими. С мотор-колесом есть эффект гири в заднем маятнике, в случае велосипеда двухподвеса. Тяжелое колесо ухудшает управляемость и накат.

4. Замена камеры

Я понимаю, сейчас рулят бескамерные покрышки с герметиком. Но все же, если у вас случится прокол на мотор-колесе, поменять покрышку или камеру будет сущим испытанием. От колеса идут провода, оно тяжелое и стоит на гайках.

С центральным мотором вы меняете камеру как на обычном велосипеде.

5. Нагрузка на узлы

Центральный или его вариант кареточный мотор ставится в в центральную часть рамы велосипеда, там максимально прочные трубы и связанная конструкция. Нагрузку воспринимает сама рама. Мотор-колесо заспицовывается в обод и нагрузку (динамическую) воспринимают спицы, а весит мощный мотор прямого привода килограмм 6-8.

Тут заодно и удобство монтажа сказывается.

Мотор-колесо на 1500 Вт весит 8 кг.

6. Встроенный в мотор контроллер

В моторах Bafang контроллер встроен в мотор, в мотор-колесах это отдельное устройство с проводами.

Да такой вариант не ремонтопригоден (залит компаундом), но есть три хороших плюса:

  • Не нужно тянуть кучу проводов и ломать голову как его закрепить.
  • Герметичность.
  • Хорошее охлаждение контроллера за зачет массивного алюминиевого корпуса мотора.

Кстати, контроллер можно настроить под себя с помощью Usb кабеля для программирования кареточных моторов Bafang. Да и экраны контроллера у Bafang смотрятся лучше.

Читать еще:  Двигатель 4b11t технические характеристики

Контроллер мотора Bafang 1000 Вт

7. Заметность

Центральный мотор имеет меньшую заметность по сравнению с мотор-колесом. Кому-то этот плюс покажется важным.

Главное — соблюдать правила дорожного движения!

Минусы

Как и любое инженерное решение, центральный мотор имеет и ряд минусов. Сейчас их перечислим.

1. Повышенный износ трансмиссии

Велосипедные комплектующие рассчитаны на обычного человека, и если мы дополняем велосипед мощным мотором то все комплектующие будут быстрее изнашиваться. Это касается в первую очередь цепи и кассеты.

У меня получается где-то в пять раз быстрее идет износ, по сравнению с обычным мускульным велосипедом, хотя переключаю передачи с выключенным мотором. Рекомендуется использовать специальный датчик, который выключает мотор при переключении передач.

И еще, мотор дает огромное усилие на цепь и при нештатных ситуациях словить такое очень просто, даже «ой» не успеете сказать.

2. Цена

Если брать комплект одной мощности, мотор-колеса имеют преимущество в цене (до 30%). И для мотор-колес более гибкий подбор комплектующих (контроллеры, дисплеи, курки акселератора) для сборки электровелосипеда. Но в любом случае удовольствие не дешевое.

3. Шумность

Из-за наличия редуктора, шумность центрального мотора выше мотор-колес. Но, на деле, покрышки с развитыми грунтозацепами шумят примерно так же, при эксплуатации на это не обращаешь внимание.

4. Нюансы установки

Современный тренд в центральных моторах — это специализированная рама под конкретный мотор, что, конечно, сужает возможности для маневра пользователя.

Но ранние версии тех же Bafang имели свои нюансы для установки на велосипед:

  • Ширина каретки (на 68 мм все отлично, на 73 уже нормально не затянешь гайку)
  • Имеется смещение Q-фактора педалей в право
  • Около каретки не должно быть выступающих частей рамы
  • Мотор не имеет защиты от проворота по оси каретки (я делал свой кронштейн с выступом)
  • Специальный ключ для монтажа

Мотор колесо, хоть и требует усилителей дропаутов на раме, но устанавливается на раму проще.

5. Меньшая максимальная скорость

Да, мотор-колеса прямого привода при прочих равных динамичнее набирают скорость и имеют большую максимальную скорость на асфальте.

На моем моторе BBS02B максимальная скорость чуть больше 50 км/ч, что для мощных мотор-колес только разминка. Но городской асфальт и не стихия кареточных моторов, им бы в горы, да на бездорожье.

6. Необходимость обслуживания

Встроенные в мотор зубчатые редукторы требуют обслуживания (замены смазочного материала, шестерен, подшипников) по мере работы. С мотор-колесами прямого привода в этом плане проще. И им проще поменять или отремонтировать контроллер.

Заключение

Я бы отталкивался от типовой эксплуатации велосипеда; если это бездорожье, гористая местность и лесные грунтовки — то центральный мотор тут имеет больше преимуществ, если велосипед — пожиратель километров на ровном асфальте, то лучше взять мотор колесо прямого привода.

В статье я выразил только свое мнение, на опыте эксплуатации двух видов моторов для электровелосипеда. У кого есть возражения или дополнения — добро пожаловать в комментарии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector