انتخاب رابط مکانیکی Selsyn: قطر شفت، فلنج و ابعاد نصب - دقت می تواند با کوچکترین انحراف فرو بریزد

زمانی که پارامترهای الکتریکی a حل کننده به درستی انتخاب شده است، سیستم ممکن است همچنان نوسانات زاویه و رانش موقعیت صفر را نشان دهد. مشکل اغلب در مدار رمزگشایی نیست، بلکه در یک مکان پنهان تر است: رابط مکانیکی. یک تفکیک کننده اساساً زاویه را از طریق جفت الکترومغناطیسی بین استاتور و روتور اندازه گیری می کند. هرگونه خروج از مرکز نصب، ناهماهنگی محوری، یا شل بودن تناسب مستقیماً تقارن میدان مغناطیسی شکاف هوا را مخدوش می کند و خطاها را در سیگنال خروجی می نویسد. هسته انتخاب واسط مکانیکی دقیقاً در سه بعد نهفته است که به نظر می‌رسد 'محتوای فنی' ندارند:  نحوه مطابقت با قطر شفت، نحوه تعیین فلنج و میزان حاشیه برای ابعاد نصب..

قطر شفت: 'بیش از حد مناسب است' کافی نیست

اتصال بین روتور تفکیک کننده و شفت موتور نقطه شروع فیزیکی کل زنجیره سیگنال است. اولین مرحله در انتخاب، تعیین قطر داخلی روتور تفکیک کننده بر اساس قطر واقعی شفت موتور است. منطق انتخاب سازندگان معمولاً به شرح زیر است: تعیین قطر داخلی روتور تفکیک کننده با توجه به قطر شفت روتور موتور و سفارشی سازی با توجه به قطر شفت امکان پذیر است. مشخصات معمول شفت توخالی اندازه‌هایی مانند 6 میلی‌متر، 8 میلی‌متر، 9.52 میلی‌متر و 12.7 میلی‌متر را پوشش می‌دهند، در حالی که شفت‌های مخروطی شامل گزینه‌های 9 میلی‌متری یا 12 میلی‌متری با مخروطی 1:10 هستند.

با این حال، 'مناسب بیش از' تنها خط پایانی است. قضاوت واقعی انتخاب در  ماهیت تناسب نهفته است . بین روتور یک رزولور بدون فریم و شفت،  فاصله کمی توصیه می شود.  به جای تداخل یا تناسب محکم، یک راهنمای نصب Dynapar محدوده مرجعی بین 0.0002 تا 0.001 اینچ (تقریباً 0.005 میلی متر تا 0.025 میلی متر) بین شفت و قطر داخلی روتور ارائه می دهد تا از تداخل خط به خط یا تداخل جلوگیری شود. یک تناسب تداخل ممکن است 'ایمن' به نظر برسد، اما در واقعیت می تواند خمش شفت یا تغییر شکل هسته روتور را در حین اتصال پرس ایجاد کند، که در عوض به یکنواختی شکاف هوا آسیب می رساند. اگرچه اتصالات اسپلینت یا کلیدی به نیروی فشار کمتری نیاز دارند، اما فاصله ماشینکاری و مونتاژ آنها ممکن است اجزای خارج از مرکز اضافی را ایجاد کند.

جزئیات دیگری وجود دارد که به راحتی نادیده گرفته می شود:  ضرایب انبساط حرارتی شفت و مواد روتور حل کننده باید تا حد امکان نزدیک باشد . اگر شفت موتور فولادی باشد در حالی که آستین روتور تفکیک کننده از ماده ای با رفتار انبساط حرارتی به طور قابل توجهی متفاوت ساخته شده باشد، فاصله مناسب پس از افزایش دما تغییر می کند و شکاف هوایی که در ابتدا تنظیم شده بود ممکن است در حالت داغ تغییر کند.

فلنج: فرم ساختاری 'چه کسی مسئولیت تراز را بر عهده می گیرد' را تعیین می کند.

ساختار فلنج یک تفکیک کننده اساسا به یک سوال پاسخ می دهد:  چه کسی دقت موقعیتی استاتور را تضمین می کند . اشکال مختلف فلنج با روش های مختلف تخصیص مسئولیت تراز مطابقت دارد.

نوع نصب مستقیم بدون قاب  ، 'لخت' ترین راه حل است: استاتور مستقیماً به محفظه تجهیزات ثابت می شود، روتور روی محور محرک نصب می شود و خود حل کننده هیچ یاتایی ندارد. هم محوری بین استاتور و روتور کاملاً به دقت ماشینکاری و مونتاژ تجهیزات بستگی دارد. این نوع برای سناریوهایی با فضای محدود و نیازهای سبک وزن بالا مناسب است، اما در حین نصب، هم محوری بین استاتور و روتور باید در محدوده ≤0.05 میلی متر کنترل شود. این بالاترین نیازها را بر روی تخصص مکانیکی طراح تجهیزات قرار می دهد و همچنین بیشترین آزادی را ارائه می دهد.

نوع فلنجی  دارای یک میله نصب و سوراخ‌های پیچ در محفظه حل‌کننده است و از تناسب بین اسپیگوت و صفحه انتهایی تجهیزات برای «پیش‌موقعیت‌سازی» استفاده می‌کند. پس از یکپارچه شدن یاتاقان، موقعیت نسبی استاتور و روتور قبلاً در کارخانه کالیبره شده است. در حین نصب، فقط لازم است اسپیگوت فلنج را با شکاف مربوطه روی صفحه انتهایی تجهیزات تراز کرده و پیچ ها را سفت کنید. دقت تراز توسط اسپیگوت فلنج و عمود بودن سطح انتهایی تضمین می شود و این نوع را برای تجهیزات سنگین یا شرایط کاری با لرزش زیاد مناسب می کند. هزینه طول محوری بیشتر و هزینه بالاتر است، و اسپیگوت فلنج خود به یک پیوند خطای جدید تبدیل می شود - فاصله مناسب بین اسپیگوت و فرورفتگی تجهیزات، و عمود بودن سطح انتهایی به محور، همچنان باید در زنجیره تحمل گنجانده شود.

نوع ادغام شده با یاتاقان،  یاتاقان را بیشتر در داخل یاتاقان قرار می دهد، با روتور یکپارچه با یاتاقان، بنابراین می توان آن را مستقیماً روی محور محرک نصب کرد بدون اینکه تجهیزات نیاز به ارائه ساختار پشتیبانی اضافی داشته باشد. 'هم ترازی' را تا حد زیادی به خود حل کننده جذب می کند، اما در حین انتخاب باید تأیید شود که آیا ظرفیت بار محوری و شعاعی یاتاقان با شرایط کاری مطابقت دارد یا خیر، و آیا حداکثر سرعت خود حل کننده الزامات برنامه را پوشش می دهد یا خیر.

ماهیت انتخاب فلنج، معاوضه بین  قابلیت دقت تجهیزات، فضای محوری، هزینه و سهولت نصب است . اگر صفحه انتهایی تجهیزات دقت ماشینکاری بالایی داشته باشد و فضا کم باشد، نصب مستقیم بدون قاب انتخاب معقولی است. اگر شرایط مونتاژ در محل محدود باشد و موقعیت‌یابی سریع مورد نیاز باشد، نوع اتصال فلنجی از اسپیگوت برای 'برون‌سپاری' تراز با محفظه حل‌کننده استفاده می‌کند و قابل اعتمادتر است.

زنجیره تحمل ابعاد نصب: خروج از مرکز و ناهماهنگی محوری قاتلان مستقیم دقت هستند

دقت خروجی Resolver نسبت به  خروج از مرکز شعاعی  و  ناهماهنگی محوری  بین استاتور و روتور بسیار حساس است. یک حل کننده رلوکتانس متغیر سیگنال را از طریق تغییرات دوره ای در شکاف هوا بین دندانه های استاتور و برجستگی های روتور تعدیل می کند. خروج از مرکز، توزیع فضایی نفوذ شکاف هوا را تغییر می دهد و اجزای خطای وابسته به موقعیت را به خروجی وارد می کند.

چارچوب تحمل نصب کلی ارائه شده توسط Dynapar می تواند به عنوان خط پایه طراحی عمل کند:  ناهمترازی محوری  (انحراف محوری یا تغییرات ابعادی بین روتور و وجه های نصب استاتور) نباید از 0.015 اینچ تجاوز کند (تقریباً 0.38 میلی متر).  خروج از مرکز شعاعی  (خروج از مرکز بین روتور و وجه های نصب استاتور) نباید از 0.003 اینچ تجاوز کند (تقریباً 0.076 میلی متر). و  روی شانه میله نصب  باید عمود بر سوراخ و شفت باشد و عمودگرایی در 0.0005 اینچ (تقریباً 0.013 میلی متر) کنترل شود. معنای مهندسی این اعداد واضح است: تلرانس خروج از مرکز تقریباً پنج برابر بیشتر از تحمل محوری است، که نشان می‌دهد  تراز شعاعی جنبه اصلی تضاد دقت است..

GB/T 10241-2020 همچنین «هم محوری سطوح اتصالات نصب» و «عمود بودن سطوح انتهایی اتصالات نصب» را در الزامات فنی و روش‌های آزمایش در سطح استاندارد گنجانده است، به این معنی که این دو شاخص از «توصیه‌های سازنده» به موارد مشخصات قابل بازرسی رسیده‌اند.

هنگام طراحی زنجیره تلورانس، نباید فقط روی صفحه نصب کننده خود حل کننده تمرکز کرد.  فاصله مناسب بین روتور و شفت موتور، فاصله مناسب بین اسپیگوت فلنج استاتور و صفحه انتهایی تجهیزات و عمود بودن سطح انتهایی نسبت به محور - این سه بخش خطا به صورت سری در یکنواختی شکاف هوا جمع می شوند. یک اصل عملی این است که تلورانس نصب حل‌کننده را به‌عنوان  پیوند انتهایی زنجیره تحمل سیستم در نظر بگیریم  و آن را بر این اساس تخصیص دهیم، به‌جای تمرکز کردن تمام حاشیه بر روی مرحله نصب رزولوگر، حاشیه معقولی برای ماشین‌کاری و مونتاژ بالادست باقی بگذاریم.

چک لیست انتخاب: از شفت به فلنج، سپس به تأیید

با اتصال منطق بالا، انتخاب رابط مکانیکی حل‌کننده می‌تواند در سه مرحله انجام شود.

مرحله 1: قطر شفت را قفل کرده و تناسب را مشخص کنید.  قطر واقعی و تحمل شفت موتور را اندازه گیری یا تأیید کنید و روتوری با مشخصات قطر داخلی مربوطه انتخاب کنید. ترجیح دادن تناسب اندکی در فضای خالی و اجتناب از تداخل. تأیید کنید که رفتار انبساط حرارتی مواد شفت و روتور تقریباً مطابقت دارد. اگر قطر شفت غیر استاندارد باشد، سفارشی کردن قطر داخلی روتور یک روش معمول است، اما زمان و هزینه سفارشی سازی باید از قبل ارزیابی شود.

مرحله 2: فلنج را با توجه به مسئولیت دقت تجهیزات اختصاص دهید.  آیا صفحه انتهایی تجهیزات می تواند یک اسپیگوت با دقت بالا و وجه انتهایی عمود بر هم ارائه دهد؟ در این صورت، نصب مستقیم بدون قاب می‌تواند ساختار فشرده‌تری را ارائه دهد. اگر شرایط مونتاژ در محل محدود باشد یا نیاز به تعویض سریع باشد، قرارگیری اسپیگوت از نوع فلنجی راحت‌تر است. اگر خود تجهیزات نتواند پشتیبانی یاتاقان را برای حل کننده فراهم کند، نوع یکپارچه یاتاقان انتخاب طبیعی است. دایره گام سوراخ پیچ فلنج، قطر میخ و عمق نصب محوری باید مورد به مورد با وجه انتهایی تجهیزات مطابقت داده شود. نمی توان به سادگی بررسی کرد که 'قطر بیرونی تقریباً درست است.'

مرحله 3: تأیید موقعیت صفر پس از نصب را نمی توان حذف کرد.  حتی اگر رابط مکانیکی هم تراز باشد، موقعیت صفر الکتریکی ممکن است همچنان از موقعیت قطب مغناطیسی موتور منحرف شود. برای حل‌کننده‌های مورد استفاده برای کموتاسیون، روش استاندارد این است: ابتدا استاتور را به‌طور موقت تعمیر کنید، سپس از برق‌رسانی DC برای «قفل کردن شفت» یا عقب‌گردانی موتور استفاده کنید و تقاطع صفر پشتی EMF را مشاهده کنید، استاتور را بچرخانید تا سیگنال موقعیت صفر رزولوشن با قطب‌های مغناطیسی موتور هماهنگ شود، و سپس در نهایت سفت کنید. مهم نیست که تلرانس های مکانیکی چقدر خوب کنترل می شوند، اگر موقعیت صفر چندین درجه الکتریکی انحراف داشته باشد، عملکرد کموتاسیون همچنان به طور قابل توجهی بدتر می شود.

انتخاب رابط مکانیکی حل‌کننده اساساً یک  مشکل تخصیص خطا است : تناسب قطر شفت تعیین می‌کند که روتور چگونه 'محکم' از شفت پیروی می‌کند، ساختار فلنج تعیین می‌کند که چگونه 'قطعاً' استاتور به محفظه لنگر می‌زند و تحمل نصب 'وفاداری' سیستم شکاف هوا را تعیین می‌کند. اگر هر یک از این سه پیوند شل باشد، مهم نیست که مشخصات الکتریکی اسمی چقدر بالا باشد، خواندن زاویه در انتهای شفت به خطر می افتد. ابتدا مسیر مکانیکی شفت و فلنج را مشخص کنید و سپس پارامترهای الکتریکی را بررسی کنید - این اغلب منجر به انحرافات کمتری نسبت به انجام آن می شود.