لا يُجرى اختيار محرك السيرفو بقراءة قيمة القدرة من الكتالوج. الاختيار سلسلة حساب تبدأ من الخصائص الميكانيكية للحمل وتستمر مع ملف الحركة. عند تخطّي أي حلقة من هذه السلسلة تكون النتيجة إما نظامًا أكبر من اللازم وأغلى، أو محورًا يُجهَد في الميدان ويسخن ولا يستطيع إمساك الموضع.
1. عرّف البنية الميكانيكية
أولًا يجب توضيح كيفية ربط الحمل بالمحرك. الآليات الشائعة:
- العمود اللولبي (ball screw): حركة خطية، دقة عالية.
- السير-البكرة: مسافات طويلة، صلابة أقل.
- الجريدة المسننة-الترس (rack-pinion): محاور خطية طويلة الشوط.
- مخفّض + طاولة دوّارة: عزم عالٍ، دوران منخفض.
- الدفع المباشر (direct drive): لا عنصر نقل، ولا خلوص.
لكل آلية نسبة تحويلها وكفاءتها وسلوك الخلوص (backlash) الخاص بها. وهذه مدخلات الحساب.
3. استخرج ملف الحركة
يُرسَم منحنى الموضع-الزمن أو السرعة-الزمن. الملف شبه المنحرف (trapez) النموذجي ثلاثة أقسام: التسارع، والسرعة الثابتة، والتباطؤ. يُضاف إليها زمن الانتظار (dwell) وتكتمل دورة واحدة.
من هذا الملف تخرج قيمتان حاسمتان:
- أقصى دوران (n_max): دوران المحرك في قسم السرعة الثابتة. يُحسب بنسبة المخفّض
- التسارع (α): كلما قصر زمن التسارع كبر العزم المطلوب.
وتحويل الآلية.
إجهاد زمن الدورة يكبّر حجم المحرك مباشرةً. التساؤل عن زمن الدورة المطلوب فعلًا في التطبيق يتيح غالبًا العمل بمحرك أصغر بدرجة.
4. حساب العزم
العزم المطلوب مجموع ثلاثة مكوّنات:
عزم التسارع: T_a = J_total × α حاصل ضرب العطالة الكلية في التسارع الزاوي. عادةً هو أكبر مكوّن.
عزم الاحتكاك: خسائر الكُرسي والمحمل والسير والمخفّض.
عزم الجاذبية / العملية: وزن الحمل في المحاور الرأسية، وقوة العملية في عمليات مثل القطع أو الكبس.
تُجمَع هذه المكوّنات الثلاثة لحظة التسارع فيُوجَد عزم الذروة. يجب أن يبقى عزم الذروة تحت منحنى العزم الأقصى اللحظي للمحرك.
لكن الحاسم الحقيقي هو عزم RMS (الفعّال). يُؤخَذ المتوسط التربيعي لعزوم الأقسام المختلفة طوال الدورة ويُقارَن بقيمة العزم المستمر للمحرك. يجب أن يستطيع المحرك تلبية عزم RMS باستمرار؛ وإلا يُجهَد حراريًا.
5. التحقق على منحنى السرعة-العزم
تُرسَم نقاط التشغيل المحسوبة (الدوران، العزم) على منحنى السرعة-العزم للمحرك. توجد منطقتان: منطقة التشغيل المستمر ومنطقة التشغيل قصير المدة (المتقطّع). يجب أن يبقى قسم السرعة الثابتة في المنطقة المستمرة، ونقطة ذروة التسارع في المنطقة المتقطّعة.
يُضاف إلى الحساب هامش أمان. ازدياد الاحتكاك مع الزمن، وتغيّر التزييت، والتقادم الميكانيكي، وانخفاض جهد التغذية تستهلك هذا الهامش.
6. المشغّل والتغذية
يُختار المشغّل بحيث يلبّي التيار المستمر وتيار الذروة للمحرك. يحدّد جهد التغذية أقصى دوران يمكن للمحرك بلوغه: كلما انخفض الجهد قلّ العزم القابل للاستخدام عند الدوران العالي. ولأن المحرك أثناء التباطؤ يتصرّف كمولّد ويعيد الطاقة إلى ناقل DC، يجب في التطبيقات ذات العطالة العالية والتوقّف المتكرر حساب مقاومة الكبح.
7. الإنكودر والمكبح والتفاصيل الميكانيكية
نوع الإنكودر: الإنكودر التزايدي (incremental) يتطلّب مرجعة (homing) في كل تغذية بالطاقة. الإنكودر المطلق (absolute) يحفظ الموضع حتى بلا طاقة؛ والأنواع متعددة الدورات (multiturn) تحفظ عدد الدورات أيضًا. إذا كان زمن المرجعة يؤثّر في زمن الدورة، يُفضَّل الإنكودر المطلق.
المكبح: في المحاور الرأسية وحيث يجب ألا يسقط الحمل عند انقطاع الطاقة، يكون المكبح المُمسِك ضروريًا. مكبح السيرفو غرضه الإمساك، لا الإيقاف الديناميكي.
فئة الحماية وبنية العمود: في البيئات التي يجري فيها الغسل تؤثّر فئة IP، وفي الدفع بالسير تحمّل الحمل الشعاعي، وفي المحاور الدقيقة اختيار العمود بخابور/بلا خابور — في الاختيار.
الأخطاء الشائعة
- النظر إلى عزم الذروة فقط دون حساب عزم RMS
- استخدام العطالة الخام للحمل بدلًا من العطالة المنعكسة
- عدم إدراج كفاءة المخفّض وخلوصه في الحساب
- تجاهل الحاجة إلى مقاومة الكبح
- تأثير طول الكابل في إشارة الإنكودر وهبوط الجهد
إغفاله
عائلات المنتجات ذات الصلة: محرك السيرفو، مشغّل السيرفو، Servo Set، Encoder، كابل السيرفو، مقاومة الكبح
Leave a Reply