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负载质量惯量较大,如何保证防坠安全稳定性下选取电机和调速?

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1#
发表于 2021-1-13 08:18:55 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
考虑设计一套升降系统抓取物料,8s内抓取一个包,线速度是2.1到5.4米/s。
铝型材结构上采用框架结构,分两级,套在一起,一级框架起到传送作用,2米长,二级框架连带着机械手爪工作,2米长,就像一二级火箭似的,一级为了助推,二级是为了干活,一级框架的驱动端采用伺服电机+齿轮传动,并通过传动轴转化为齿轮齿条驱动一级框架上下升降(框架上铺齿条),电机安装在机架的平台上,并在一级框架基础上安装丝杠模组来传动二级框架。
两个框架采用铝型材,分别是40×40和30×30,现在发现两个框架的质量很大加起来45kg左右,抓取物料40kg,齿轮还做了轻量化处理,根据两个框架的总惯量,找的是安川电机,其他的伺服电机如松下转子惯量太小,现在看安川电机11KW比较合适,但是安川电机选型是连带着减速机一起选型,不要他的配套减速机,而是考虑用蜗轮蜗杆减速机,因为要防止高空坠落 ,那么基于防坠和惯量考虑,我是否应该将减速机的传动比乘以齿轮的减速比上?
那如果减速比比较大的话,又保证在8s内快速实现抓取物料?如何对电机进行调速?在保证有足够的安全稳定性条件下,尽可能让升降速度更快?谢谢!
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发表于 2021-1-13 11:10:17 | 只看该作者
展翅翱翔with 发表于 2021-1-13 10:40
请教下关于结构如不用铝型材的话用什么材料好些?
另外减速比比较大的话比如1:10 1:15 甚至1:20的话,用 ...

一般都是钢架结构,焊接结构比较稳定有效(质量保证情况下),但是要综合考虑(拆装、维护、制作方便)等使用其他螺栓等连接型式,普通结构钢就可以了,铝型材使用要注意挠度变形,还有连接处的可靠性,一般用作静力结构、轻载、外框架等,
如果传动型式按齿轮齿条,半径50mm的齿轮(假设),一周大概0.3m,3000r电机(假设/需根据驱动转矩、惯量等做考虑)直驱线速度约15m/s,根据需要选传动比就好了,为什么 要增速?
自己最好多查点相关资料,多做几组计算,多看下别人的设计,这里只能给个参考思路,说不定还不一定准确
有个制造云可以下载模型,种类还挺多的,也有很多免费的模型、资料,可以看下
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2#
发表于 2021-1-13 08:23:20 | 只看该作者
来一个示意图岂不是更简单明了?

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难搞  发表于 2021-1-13 11:29
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3#
发表于 2021-1-13 08:40:54 | 只看该作者
讨论一下:1.铝型材做运动结构长期来说感觉不是特别可靠,除非连接处能有效处理:
                2.100kg负载用到11kw电机,而且还有减速比,这个主要问题应该是运动比较快,电机设制动,加减速时间,极限位置设限位和缓冲,感觉问题不大,安全系数设高点,要考虑整体结构稳定性,高速机构如果运动频繁的话稳定性很重要。
                3.如果是8s,速度不会那么快吧,如果一二级同步动作,应该余量还蛮大的。
                4.蜗轮蜗杆大传动比才有稳定自锁,小传动比不稳定自锁不可靠。
                5.自己重新梳理计算一下。
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4#
 楼主| 发表于 2021-1-13 10:40:11 | 只看该作者
wswker 发表于 2021-1-13 08:40
讨论一下:1.铝型材做运动结构长期来说感觉不是特别可靠,除非连接处能有效处理:
                2.100k ...

请教下关于结构如不用铝型材的话用什么材料好些?
另外减速比比较大的话比如1:10 1:15 甚至1:20的话,用什么方式增大伺服电机的速度?
有什么好建议?谢谢!
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6#
发表于 2021-1-13 11:45:49 | 只看该作者
有没有考虑用带刹车的伺服电机来解决防坠落的情况??还是担心的话,就增加一个防坠落的气缸,可以用一个气缸再增加一个顶紧机构把它给卡住,从而是实现防坠落!
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7#
 楼主| 发表于 2021-1-13 12:18:09 | 只看该作者
wswker 发表于 2021-1-13 11:10
一般都是钢架结构,焊接结构比较稳定有效(质量保证情况下),但是要综合考虑(拆装、维护、制作方便)等 ...

减速比大,转矩大了,升降速度就慢了,所以需要增速
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8#
发表于 2021-1-13 12:58:48 | 只看该作者
展翅翱翔with 发表于 2021-1-13 12:18
减速比大,转矩大了,升降速度就慢了,所以需要增速

减速比太大,小点就行了,大减速比再增速是什么操作,又没有中间传动没意义呀,其他参数够不够,算功率啊,你系统要求10kw,电机1kw,再怎么调,总有一个参数无法满足要求。
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9#
发表于 2021-1-13 14:01:40 | 只看该作者
要不要减速机要看后端的设计转速范围,如果电机带减速机还不能满足最后执行机构的转速,那就再增加减速机构。
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10#
 楼主| 发表于 2021-1-13 17:42:23 | 只看该作者
wswker 发表于 2021-1-13 12:58
减速比太大,小点就行了,大减速比再增速是什么操作,又没有中间传动没意义呀,其他参数够不够,算功率 ...

现在处于转速与传动比选取的纠结中
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