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陕柴MAN曼机-RS转台设计一个问题描述里的分几步?电机轴偏心的大小有什么影响

来源:应急救援装备网  作者:蓝品汇优采云   2024-02-09 阅读:81

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问题的标题描述了一个转盘。

那么,问题描述中设计转盘的步骤是怎样的呢?

对于不同需求的人来说,答案是不同的。

为什么这么说?

对于一些人来说,他们想要的就是找到这样一个可以直接满足800kg负载能力的转盘。 至于如何设计,根本没有考虑。 这样看来,对于这些人来说,设计这样一个转盘只需要一步,选择这样一个转盘就可以了。 毕竟我不是专业人士,还是买现成的比较好,比较便宜,也比较耐用。

至于能驱动多大的扭矩船舶柴油机配件,看转盘参数表就可以了。 无论如何,参数表上的扭矩值绝对可以驱动800kg的负载旋转。

下图所示的RS转盘(带电机)就是这样的产品。 这里实际使用的是标准伺服电机输入到转盘输出。 这里的转盘内有一对减速比较大的准准双曲线锥齿轮。

下图为RS转盘产品手册中的应用场景、型号规格和性能参数。 最小型号50A可以满足题主负载能力800kg的要求,这里对应的扭矩为490N.m。

偏心轴的电机

RS转盘

转盘承载能力

转盘应用场景及性能参数表

下图所示的DD直驱电机也能达到题主的诉求。 DD直驱电机具有扭矩大、精度高的特点。 许多新一代数控机床转台均采用这种结构。 下图为DD直驱电机产品说明书的应用场景、型号规格及性能参数。 其中,801A型号直驱电机可以满足课题者负载能力为800kg的要求(对应参数表的轴向负载栏,根据kg和kN换算),这里对应的扭矩为67N.m。

偏心轴的电机

DD直驱电机

DD直驱电机参数表

细心的人可能会有疑问,为什么两个转盘对应的输出扭矩不同呢? RS转盘的输出扭矩为490N.m,DD直驱电机的输出扭矩为67N.m。 仔细看看两个转盘的参数表中的输出速度一栏。 你会发现RS转盘的额定输出转速为15rpm,DD直驱电机的额定输出转速为2rps。

通过计算,可以得到如下结果:DD直驱电机的输出转速是RS转盘的2*60/15=8倍,RS转盘的输出扭矩是RS转盘的490/67=7.31倍。 DD直驱电机。

如果这样看的话,就会发现驱动负载旋转的驱动扭矩与速度有关。

是的,这也是主题中已知条件缺失的部分。

有些人因为无法选择结构尺寸合适的转盘,只好从头开始设计转盘。

以第一个转盘方案为例,设计这样一个转盘需要多少步骤?

偏心轴的电机

需要五个步骤,

1、设计并确定转盘所需的扭矩;

2、然后根据输出转盘转速和通用伺服电机的额定转速确定减速比;

3、最后根据减速比计算出的电机输入扭矩确定伺服电机型号规格;

4、确定减速箱的型号、规格;

5、确定后再确定伺服电机与转台的连接接口尺寸和连接结构。

具体设计流程如下:

根据转盘的输出转速确定减速箱的减速比。 这里假设要设计的转盘转速为15rpm,伺服电机的额定转速,则减速箱的减速比为2000/15=133.33。

如何保证能承载800kg,根据计算公式T(所需扭矩)=(负载扭矩)安全系数,负载扭矩M=Jα偏心轴的电机,J=(1/3)*m*(L)^3,L是物体的边长。 假设物体的材质为钢,由质量公式M=ρV=ρL^3可得L=0.467m。 代入上式,可计算出转动惯量J=27.176kg.m2; 这里,角加速度公式α=ωt=2πnt,其中加速时间为0.1s,每秒旋转90度,对应角加速度α=90*2π/360/0.1=15/s^2 。 代入公式可计算出负载扭矩M≈426.88Nm; 在此基础上,安全系数可取为1.15,则转台的输出扭矩T≈490N.m。

那么输入到伺服电机的扭矩为T'=T/i=490/133.33=3.67Nm。 考虑到工程安全系数,此处选用输入功率为1.5kw、额定输入扭矩为5N.m的伺服电机,如下图所示。

偏心轴的电机

伺服电机

伺服电机参数表

电机设计完成后,下一步就是设计转盘减速箱。 减速箱为齿轮传动结构。 国外此类转台的齿轮传动结构通常设计为一对双曲线弧齿锥齿轮。 齿轮设计几何参数计算可参考-2006,强度校核初步计算可参考GB/.3-2003。 因为减速比比较大,所以是高减速比准双曲面齿轮(日本目前一对齿轮最大减速比可以是1:360),如下图所示。

偏心轴的电机

准双曲面齿轮

与其他结构形式相比,这种齿轮传动可以节省空间,传动效率高;

高减速比准双曲线齿轮传动的优点

高减速比准双曲线齿轮传动与蜗轮传动的比较

偏心轴的电机

高减速比准双曲线齿轮传动与传统多级齿轮传动对比

同时加工难度也相对较大。 我国目前缺乏此类高减速比准双曲线齿轮的加工经验,设计通常只能委托日本和台湾厂商加工。

偏心轴的电机

如果考虑到加工难度和安装空间,很多转盘减速箱都采用蜗轮传动,这是机床转盘的经典传动结构船用物资,如下图所示。 蜗轮传动设计的核心在于蜗轮副的设计。 蜗轮的几何设计可参考GB/T 10085-2008。 蜗轮的强度校核可参考下图(摘自机械设计手册成大第一版——蜗杆传动)。

偏心轴的电机

蜗轮转盘

蜗轮转盘内部结构

蜗轮传动强度验证计算

蜗轮传动强度标定参数表

事实上,仅仅能够设计一对齿轮是不够的。 您还需要能够:

1、轴的设计(包括强度和刚度验证),轴承受什么力和力矩,是否有过载冲击;

2、轴承的选择和布置(轴承寿命计算),面对面或背靠背布置,一端浮动,另一端固定或交叉定位;

3、转盘本体的结构设计(强度和刚度计算,这通常是有限元辅助计算),无论是铸件还是机加工件还是焊接件;

4、转台密封和润滑结构设计(根据不同的工况设计不同的结构),是否是粉尘比较大的工况还是盐雾腐蚀环境,是需要多重防尘防水密封结构还是只需要单一防水结构,ETC。

5、旋转精度的设计技术指标要求。 传动计算涉及旋转精度。

以上已经上升到专业变速箱变速器设计师的水平。 没有专业经验偏心轴的电机,即使我告诉你需要计算什么,设计要考虑什么,当你真正开始写的时候,你会发现很多经验参数和维度根本不知道如何估值,所以你只能做一些随机的计算而已。

看到这里,有人说我只需要转盘减速机的选型和设计,而不是实际制作这样的减速机。 那么我们应该如何选择和设计这样的减速箱呢?

这里已经知道,伺服电机型号为1.5kw,伺服电机轴径为22mm,减速箱减速比应在133.33左右,减速箱输出扭矩应大于或等于490N.m。 考虑到这些条件,在市场上寻找减速机时,考虑其经济性和适用性,可以选择工业级摆线针轮减速机,如下图所示。 按照JB/T2982-1994机械行业标准,选用减速比为121、机座号为53的减速箱。 另外,还需要联系购买减速箱的厂家,委托他加工电机和减速箱的转接板、连接套和减速箱输出转盘。

至此,一个简单的转盘就完成了。

偏心轴的电机

摆线针轮减速机

偏心轴的电机

答案可能有遗漏。 如果发现的话,可以及时提出。

当然,如果还有其他问题,欢迎在评论区讨论。

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