Selsynin mekaanisen käyttöliittymän valinta: akselin halkaisija, laippa ja asennusmitat – tarkkuus voi romahtaa pienimmälläkin poikkeamalla

Kun sähköiset parametrit a Resolver on valittu oikein, järjestelmässä voi silti esiintyä kulman vaihtelua ja nolla-aseman poikkeamaa. Ongelma ei useinkaan ole dekoodauspiirissä, vaan piilotetussa paikassa: mekaanisessa rajapinnassa. Resolveri mittaa käytännössä kulman staattorin ja roottorin välisen sähkömagneettisen kytkennän kautta. Mikä tahansa asennusepäkeskisyys, aksiaalinen kohdistusvirhe tai löysä sovitus vääristää suoraan ilmavälin magneettikentän symmetriaa ja kirjoitusvirheitä lähtösignaaliin. Mekaanisen liitännän valinnan ydin on nimenomaan kolmessa ulottuvuudessa, joilla ei näytä olevan 'ei teknistä sisältöä':  kuinka sovittaa akselin halkaisija, miten määritellään laippa ja kuinka paljon liikkumavaraa jätetään asennusmitoille..

Akselin halkaisija: 'Se sopii yli' ei riitä

Resolver-roottorin ja moottorin akselin välinen yhteys on koko signaaliketjun fyysinen lähtökohta. Ensimmäinen vaihe valinnassa on määrittää resolverin roottorin sisähalkaisija moottorin akselin todellisen halkaisijan perusteella. Valmistajien valintalogiikka on yleensä seuraava: määritä ratkaisijaroottorin sisähalkaisija moottorin roottorin akselin halkaisijan mukaan ja räätälöinti akselin halkaisijan mukaan on mahdollista. Yleiset läpivientiakselin tekniset tiedot kattavat koot, kuten 6 mm, 8 mm, 9,52 mm ja 12,7 mm, kun taas kartiomaiset akselit sisältävät 9 mm tai 12 mm vaihtoehdot 1:10 kartiolla.

'sovittaminen' on kuitenkin vain lopputulos. Todellinen valintapäätös on sovituksen  luonteessa . Kehyksettömän resolverin roottorin ja akselin väliin  pientä välyssovitusta häiriön tai tiukan sovituksen sijaan.  suositellaan Dynaparin asennusopas antaa viitealueen 0,0002 - 0,001 tuumaa (noin 0,005 - 0,025 mm) akselin ja roottorin sisähalkaisijan välillä, jotta vältetään linja-linja-sovitukset tai häiriösovitukset. Häiriösovitus voi näyttää 'varmalta', mutta todellisuudessa se voi aiheuttaa akselin taipumista tai roottorin sydämen muodonmuutoksia puristusliitoksen aikana, mikä sen sijaan vahingoittaa ilmaraon tasaisuutta. Vaikka uritetut tai kiilatut sovitukset vaativat pienempää puristusvoimaa, niiden työstö- ja kokoonpanovälykset voivat aiheuttaa ylimääräisiä epäkeskisyyskomponentteja.

On toinenkin yksityiskohta, joka jää helposti huomiotta:  akselin lämpölaajenemiskertoimien ja resolver-roottorimateriaalien tulee olla mahdollisimman lähellä . Jos moottorin akseli on terästä ja resolverin roottorin holkki materiaalista, jonka lämpölaajenemiskäyttäytyminen on merkittävästi erilaista, sovitusvälys muuttuu lämpötilan nousun jälkeen ja alunperin säädetty ilmaväli saattaa siirtyä kuumassa tilassa.

Laippa: Rakennemuoto määrittää 'Kuka ottaa vastuun kohdistuksesta'

Resolverin laipparakenne vastaa olennaisesti yhteen kysymykseen:  kuka takaa staattorin paikannustarkkuuden . Erilaiset laippamuodot vastaavat erilaisia ​​tapoja jakaa kohdistusvastuun.

Kehyksetön suorakiinnitystyyppi  on 'paljain' ratkaisu: staattori on kiinnitetty suoraan laitekoteloon, roottori on asennettu käyttöakselille ja itse resolverissa ei ole laakeria. Staattorin ja roottorin välinen koaksiaalisuus riippuu täysin laitteiston koneistus- ja kokoonpanotarkkuudesta. Tämä tyyppi soveltuu tilanteisiin, joissa on rajallinen tila ja korkeat keveysvaatimukset, mutta asennuksen aikana staattorin ja roottorin välinen koaksiaalisuus on säädettävä ≤0,05 mm:n sisällä. Se asettaa korkeimmat vaatimukset laitesuunnittelijan mekaaniselle asiantuntemukselle ja tarjoaa myös suurimman vapauden.

Laippakiinnitystyypissä  on kiinnitystappi ja pultinreiät ratkaistavassa kotelossa, ja se käyttää tapin ja laitteen päätypinnan välistä sovitusta 'esiasemointiin'. Kun laakerit on integroitu, staattorin ja roottorin suhteellinen asento on jo kalibroitu tehtaalla. Asennuksen aikana tarvitsee vain kohdistaa laippatappi laitteen päätypinnan vastaavaan syvennykseen ja kiristää pultit. Kohdistustarkkuus varmistetaan laipan tapin ja päätypinnan kohtisuoralla, joten tämä tyyppi sopii raskaisiin laitteisiin tai työolosuhteisiin, joissa on suuri tärinä. Kustannukset ovat suurempi aksiaalinen pituus ja korkeammat kustannukset, ja itse laipan tapista tulee uusi virhelinkki - tapin ja laitesyvennyksen välinen sovitusvälys ja päätypinnan kohtisuora akseliin nähden on silti sisällytettävä toleranssiketjuun.

Laakeriintegroitu tyyppi  sisältää lisäksi laakerin sisäisesti roottorin ollessa integroitu laakeriin, joten se voidaan asentaa suoraan käyttöakselille ilman, että laitteiston tarvitsee tarjota lisätukirakennetta. Se absorboi 'kohdistus' itse solversiin suurimmassa määrin, mutta valinnan aikana tulee varmistaa, vastaavatko laakerin aksiaaliset ja radiaaliset kuormituskapasiteetit käyttöolosuhteita ja kattaako solverin oma maksiminopeus käyttövaatimukset.

Laipan valinnan ydin on kompromissi  laitteiden tarkkuuden, aksiaalisen tilan, kustannusten ja asennuksen helppouden välillä . Jos laitteen päätypinnassa on korkea koneistustarkkuus ja tilaa on vähän, kehyksetön suora asennus on järkevä valinta; jos paikan päällä tapahtuvat kokoonpanoolosuhteet ovat rajalliset ja nopeaa asemointia tarvitaan, laippa-asennustyyppi käyttää tappia 'ulkoistaa' kohdistuksen resolverin koteloon ja on luotettavampi.

Asennusmittojen toleranssiketju: Epäkeskisyys ja aksiaalinen kohdistusvirhe ovat suoria tarkkuuden tappajia

Resolverin ulostulon tarkkuus on erittäin herkkä  säteittäiselle epäkeskisyydelle  ja  aksiaalisille poikkeamille .  staattorin ja roottorin välisille Muuttuva reluktanssiresoluutio moduloi signaalia staattorin hampaiden välisen ilmavälin ja roottorin painopisteiden jaksottaisten muutosten kautta. Epäkeskisyys muuttaa ilmavälin läpäisevyyden tilajakaumaa ja tuo lähtöön paikkariippuvaisia ​​virhekomponentteja.

Dynaparin antama yleinen asennustoleranssikehys voi toimia suunnittelun perusviivana:  aksiaalinen poikkeama  (aksiaalinen poikkeama tai mittavaihtelu roottorin ja staattorin asennuspintojen välillä) ei saa ylittää 0,015 tuumaa (noin 0,38 mm);  säteittäinen epäkeskisyys  (roottorin ja staattorin kiinnityspintojen välinen epäkeskisyys) ei saa ylittää 0,003 tuumaa (noin 0,076 mm); ja  asennustapin olakepinnan  tulee olla kohtisuorassa poraukseen ja akseliin nähden kohtisuorassa 0,0005 tuuman (noin 0,013 mm) sisällä. Näiden numeroiden tekninen merkitys on selvä: epäkeskisyystoleranssi on noin viisi kertaa tiukempi kuin aksiaalinen toleranssi, mikä osoittaa, että  säteittäinen kohdistus on tarkkuusristiriidan tärkein näkökohta..

GB/T 10241—2020 sisällyttää myös 'asennuspintojen koaksiaalisuuden' ja 'asennusliitospäätypintojen kohtisuoran' teknisiin vaatimuksiin ja testimenetelmiin standarditasolla, mikä tarkoittaa, että nämä kaksi indikaattoria ovat nousseet 'valmistajan suosituksista' tarkastettaviksi spesifikaatiokohteiksi.

Toleranssiketjua varsinaisesti suunniteltaessa ei pidä keskittyä pelkästään ratkaisejan omaan kiinnityspintaan.  Sovitusvälys roottorin ja moottorin akselin välillä, sovitusvälys staattorin laipan tapin ja laitteen päätypinnan välillä ja päätypinnan kohtisuora akseliin nähden – nämä kolme virhesegmenttiä kerääntyvät sarjaan lopulliseen ilmavälin tasaisuuteen. Käytännön periaate on käsitellä solver-asennustoleranssia  järjestelmän toleranssiketjun päätelenkkinä  ja allokoida se sen mukaisesti, jättäen kohtuullinen marginaali ylävirran koneistukseen ja kokoonpanoon sen sijaan, että keskittäisit kaiken marginaalin solver-asennusvaiheeseen.

Valinnan tarkistuslista: Akselista laippaan, sitten vahvistukseen

Yllä olevan logiikan yhdistäminen, resolverin mekaanisen liitännän valinta voi edetä kolmessa vaiheessa.

Vaihe 1: Lukitse akselin halkaisija ja määritä sovitus.  Mittaa tai vahvista moottorin akselin todellinen halkaisija ja toleranssi ja valitse roottori, jolla on vastaava sisähalkaisija. Suosi vähäistä välyssovitusta ja vältä häiriöitä; Varmista, että akselin ja roottorin materiaalien lämpölaajenemiskäyttäytyminen vastaa suunnilleen. Jos akselin halkaisija ei ole standardi, roottorin sisähalkaisijan mukauttaminen on yleinen käytäntö, mutta räätälöinnin läpimenoaika ja kustannukset on arvioitava etukäteen.

Vaihe 2: Kohdista laippa laitteen tarkkuusvastuun mukaan.  Voiko laitteen päätypinnassa olla erittäin tarkka tappi ja kohtisuora päätypinta? Jos näin on, kehyksetön suora asennus voi tarjota kompaktimman rakenteen. Jos paikan päällä tapahtuvat asennusolosuhteet ovat rajalliset tai nopea vaihto on tarpeen, laippakiinnitystyypin tappien sijoitus on kätevämpi. Jos laitteisto itsessään ei pysty tarjoamaan laakeritukea resolverille, laakeriin integroitu tyyppi on luonnollinen valinta. Laipan pulttireiän jakoympyrä, tapin halkaisija ja aksiaalinen asennussyvyys on sovitettava yksitellen laitteen päätypinnan kanssa; ei voi vain tarkistaa, että 'ulkohalkaisija on suunnilleen oikea'

Vaihe 3: Nolla-asennon tarkistusta asennuksen jälkeen ei voi jättää väliin.  Vaikka mekaaninen liitäntä olisi kohdistettu, sähköinen nolla-asento voi silti poiketa moottorin magneettisesta napa-asennosta. Kommutointiin käytettävien resolvereiden vakiokäytäntö on seuraava: ensin kiinnitä staattori väliaikaisesti, käytä sitten tasajännitesyöttöä 'akselin lukitsemiseen' tai moottorin takaisinkäyttöön ja tarkkaile EMF-nollaristeystä, kierrä staattoria, kunnes resolverin nolla-aseman signaali on kohdakkain moottorin magneettinapojen kanssa, ja kiristä lopuksi. Huolimatta siitä, kuinka hyvin mekaanisia toleransseja hallittaisiin, jos nolla-asento poikkeaa useita sähköisiä asteita, kommutoinnin suorituskyky heikkenee silti merkittävästi.

Resolverin mekaanisen liitännän valinta on pohjimmiltaan  virheen allokointiongelma : akselin halkaisijan sovitus määrittää kuinka 'tiukasti' roottori seuraa akselia, laipparakenne määrittää kuinka 'lopulta' staattori on ankkuroitu koteloon, ja asennustoleranssi määrittää ilmavälin 'tarkkuuden'. Jos jokin näistä kolmesta linkistä on löysällä, riippumatta siitä, kuinka korkeat nimellissähköiset tiedot ovat, kulmalukema akselin päässä vaarantuu. Selvitä ensin akselin ja laipan mekaaninen reitti ja tarkista sitten sähköiset parametrit – tämä johtaa usein harvempiin kiertokulkuihin kuin päinvastoin.