Для чего нужен редуктор для шагового двигателя

Для чего нужен редуктор для шагового двигателя

Шаговый двигатель — это электромеханичское устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические перемещения. Так, пожалуй, можно дать строгое определение. Наверное, каждый видел, как выглядит шаговый двигатель внешне: он практически ничем не отличается от двигателей других типов. Чаще всего это круглый корпус, вал, несколько выводов (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид шаговых двигателей семейства ДШИ-200.

Однако шаговые двигатели обладают некоторыми уникальными свойствами, что делает порой их исключительно удобными для применения или даже незаменимыми.

Чем же хорош шаговый двигатель?

  • угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель
  • двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны)
  • прецизионное позиционирование и повторяемость. Хорошие шаговые двигатели имеют точность 3-5% от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу
  • возможность быстрого старта/остановки/реверсирования
  • высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников
  • однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи
  • возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора
  • может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов

Но не все так хорошо.

  • шаговым двигателем присуще явление резонанса
  • возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи
  • потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки
  • затруднена работа на высоких скоростях
  • невысокая удельная мощность
  • относительно сложная схема управления

Шаговые двигатели относятся к классу бесколлекторных двигателей постоянного тока. Как и любые бесколлекторные двигатели, они имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в критичных, например, индустриальных применениях. По сравнению с обычными двигателями постоянного тока, шаговые двигатели требуют значительно более сложных схем управления, которые должны выполнять все коммутации обмоток при работе двигателя. Кроме того, сам шаговый двигатель — дорогостоящее устройство, поэтому там, где точное позиционирование не требуется, обычные коллекторные двигатели имеют заметное преимущество. Справедливости ради следует отметить, что в последнее время для управления коллекторными двигателями все чаще применяют контроллеры, которые по сложности практически не уступают контроллерам шаговых двигателей.

Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это очень важно, так как такие датчики могут стоить намного больше самого двигателя. Однако это подходит только для систем, которые работают при малом ускорении и с относительно постоянной нагрузкой. В то же время системы с обратной связью способны работать с большими ускорениями и даже при переменном характере нагрузки. Если нагрузка шагового двигателя превысит его момент, то информация о положении ротора теряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика. Системы с обратной связью не имеют подобного недостатка.

При проектировании конкретных систем приходится делать выбор между сервомотором и шаговым двигателем. Когда требуется прецизионное позиционирование и точное управление скоростью, а требуемый момент и скорость не выходят за допустимые пределы, то шаговый двигатель является наиболее экономичным решением. Как и для обычных двигателей, для повышения момента может быть использован понижающий редуктор. Однако для шаговых двигателей редуктор не всегда подходит. В отличие от коллекторных двигателей, у котрых момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях. К тому же, шаговые двигатели имеют гораздо меньшую максимальную скорость по сравнению с коллекторными двигателями, что ограничивает максимальное передаточное число и, соответственно, увеличение момента с помощью редуктора. Готовые шаговые двигатели с редукторами хотя и существуют, однако являются экзотикой. Еще одним фактом, ограничивающим применение редуктора, является присущий ему люфт.

Источник

Нужен ли редуктор для NEMA 42 ST110-121

#1 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    Такая тема, Хочу собрать станок ЧПУ для раскроя МДФ, ДСП, ну в общем раскрой листов, до самого максимального- это лист 366 на 183. Поэтому станок будет таких размеров 430-230-145 с 4 осями. Ну то есть осей будет три ( X Y Z), а двигателей будет четыре. Это будет большой, промышленный станок. Месяца два я посветил изучению информации по его изготовлению, лазил в интернете, перечитал кучу статей ну и вот. Станок собираюсь сделать жестким, тяжелым. Портал будет прилично весить.. Направляющие по оси X и Y будут линейными, передача будет зубчатая рейка и шестерня. А по оси Z будет стоять ШПВ и цилиндрические направляющие. Самое главное, что я хочу, это чтобы станок был динамичным. Быстро ездил по осям. И в тоже время был мощным, в смысле крутящий момент был сильным.. Вопрос в том какие ШД поставить на ось Y.. Их будет два по этой оси.. У меня есть три варианта: ( 1 )NEMA34(86-114) с планетарным редуктором , ( 2 ) NEMA42(110-121) с планетарным редуктором или же ( 3 )NEMA42(110-150) , Но вот тут я не знаю нужен ли редуктор или нет.. У этого ШД итак высокий Hm21. Может прям на прямую к зубчатой рейке подсоединить без редуктора? Даже не знаю. Драйвера будут от фирмы Leadshine DM2282 (8,2A),питание от 220В. И ещё подскажите пожалуйста какую плату коммутации поставить для такого станка? Их столько, что не знаю какую выбрать.. Эта плата должна выдержать мощные драйвера и мощные двигатели.. Заранее спасибо.

    Вот файлы с характеристиками этих двигателей и драйверов..

    Прикрепленные изображения

    #2 ONLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 312 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    2 или 3 вариант, с предпочтением последнего, но:

    Может прям на прямую к зубчатой рейке подсоединить без редуктора? Даже не знаю

    А вот этого делать НЕ стоит, хотя бы из таких соображений:

    возьмем рабочий диаметр шестерни на валу 15мм, тогда длина окружности 3.14*15=47.1мм, а двигатель имеет в вашем случае 200шагов на оборот ( для больших двигателей с квадратным магнитопроводом надеяться на точное позиционирование микрошагов НЕ стоит — они им нужны для преодоления резонансов), тогда получаем разрешение 47.1/200=0.2355мм на шаг, а желательно иметь хотя бы в 4 раза выше.

    По платам коммутации я НЕ советчик, ибо вы, как я понял, хотите ставить для управления что-то типа Mach , а она не соответствует моим религиозным представлениям по системам управления станками.

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    Отверстия с точностью ниже 14 квалитета называются дырками.

    #3 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    Спасибо за ответ. Так что Вы мне посоветуете? Какой ШД лучше поставит для быстрой динамики и для сильного крутящего момента? Вы пишете что второй и третий самые оптимальные.. Но третий вариант более лучше.. И как я понял для этого ШД NEMA42( 110-150) с Нм21 всё же нужен редуктор? тогда его Нм увеличится и станет около 210Нм.. А это не слишком много для передвижения портала? Не будет ли при таком большом Нм пропусков шагов или еще каких нибудь глюков в движение и т.п. Обясните подробнее пожалуйста, чтоб развеить мои догадки и сомнения.

    На счет шестерни, но ведь после редуктор тоже вставляется шестерня на вал и сразу к рейке. Я может не понимаю, но разнится в чём? В обоих случаях шестерня 15мм, с редуктором или без. Как влияет это на шаг? Редуктор как то увеличит его в 4 раза?

    На счет программного обеспечения, то думаю Mach более проста в обращении, чем другие более заковыристые программы.. Мне почему то кажется что в них я не разберусь.. А по программе Mach столько роликов на Ютюбе есть.. Думаю с помощью них научусь управлять программой, и делать настройки.. Ну всё же точно не знаю. Может я и заблуждаюсь. Время покажет.

    Сообщение отредактировал Asaza: 09 Ноябрь 2015 — 00:10

    #4 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    Жаль.. почему же никто не отвечает?? Нужна помощь.

    #5 ONLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 312 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    А я же уже ответил кроме как на счет коммутационки — куда же еще дальше разжевывать. В то уравнение, что я привел коэффициент редукции ввести проблема?

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    Отверстия с точностью ниже 14 квалитета называются дырками.

    #6 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    я дико извиняюсь.. С формулами у меня проблема (( Если Вам не трудно, скажите упрощенно.. Для этого ШД NEMA42(110-150) с Нм21 всё же нужен редуктор? Это не слишком много для передвижения портала? Не будет ли при таком большом Нм пропусков шагов или еще каких нибудь глюков в движение и т.п. Обясните подробнее пожалуйста, чтоб развеить мои догадки и сомнения.

    #7 ONLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 312 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    Редуктор нужен, т.к. он увеличит и разрешение и момент вращения, а значит позволит иметь большие ускорения перемещения. Пропуски шагов бывают, не от избытка момента вращения, а от его недостатка.

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    Отверстия с точностью ниже 14 квалитета называются дырками.

    #8 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    Спасибо большое за объяснения! Теперь вы развеили мои догадки.. Но если Вам не трудно ответе ещё на один мой вопрос.. Редуктор нужен планетарный или же можно поставить редуктор (ремень шестерня)? Планетарный редуктор как я читал в статьях немного затормаживает скорость двигателя. если двигатель мощный можно просто закрепить его к рейке передачей (ремень шестерня).. Скажите пожалуйста что же лучше? Правильные ли эти утверждения??

    #9 ONLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 312 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    Из тех что я станки запускаю большинство с ременными редукторами: ничего — работают.

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    Отверстия с точностью ниже 14 квалитета называются дырками.

    #10 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    Спасибо за ответ! Я также сделаю. Скажите а какой модуль шестерни и рейки лучше ставить? М-1,5 будет нормально? Какое количества зубьев у шестерни лучше?

    #11 OFFLINE Elnurko

  • Пользователи+
  • 450 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Интересы: Чпу , IT, Архитектура, Астрофизика.
    • Из:Азербайджанская Республика

    #12 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    спасибо большое за ответ.. многое стало ясно.. Если не трудно пошлите мне чертежи о которых Вы мне писали мне на маил. akinus@rambler.ru А вот мой эскиз станка который я хочу собрать.. Посмотрите всё ли там правильно..

    Прикрепленные изображения

    Сообщение отредактировал Asaza: 14 Январь 2016 — 01:25

    #13 OFFLINE kolokop

  • Пользователи+
  • 339 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: ЛЬВОВ
    • Из:Украина Львов

    Посмотрите всё ли там правильно..

    Опоры портала и направляющие на нём делай таким образом что бы инструмент доходил до края стола слева и справа. Рано или поздно понадобится его ровнять.

    #14 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    Ну до краёв мне не нужно.. Я же с запасом поле станка сделал.. ширина стандартного листа 183см а ширина стола у моего станка будет 235см.. На эскизе видно что лист лежит на столе а по бокам ещё много места.. это для того что бы шпиндель выезжал за пределы листа и мог полностью захватить лист.. Надеюсь я правильно рассуждаю и правильно всё рассчитал..

    #15 ONLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 312 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    Крепление движков на боковых стойках какое-то невнятное, да и на эти стойки ребра жесткости имело бы смысл поставить.

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    Отверстия с точностью ниже 14 квалитета называются дырками.

    #16 OFFLINE kolokop

  • Пользователи+
  • 339 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: ЛЬВОВ
    • Из:Украина Львов

    ширина стандартного листа 183см

    Есть листы и по 207см. Я бы всё же использовал максимально возможную ширину.

    #17 OFFLINE Asaza

  • Пользователи
  • 9 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Баку
    • Из:Baku

    Да я знаю что ест листы 207см.. но я боюсь делать такой широкий станок. Портал прогнется..

    а на счет жесткости боковых стоек это Вы правильно заметили.. я сам об этом также подумал.. нужно будет пересмотреть конструкцию и укрепить их продольными ребрами жесткости..

    #18 OFFLINE Lodochnik

  • Cтарожил
  • 3 691 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Из:Королев

    Источник

    Читайте также:  Значок проверь двигатель тойота что означает
    Adblock
    detector