Selecția interfeței mecanice Selsyn: diametrul arborelui, flanșa și dimensiunile de montare - Precizia se poate prăbuși cu cea mai mică abatere

Când parametrii electrici ai a rezolutorii sunt selectați corect, sistemul poate prezenta în continuare fluctuații de unghi și deplasare în poziție zero. Problema nu este adesea în circuitul de decodare, ci într-un loc mai ascuns: interfața mecanică. Un resolver măsoară în esență unghiul prin cuplarea electromagnetică dintre stator și rotor. Orice excentricitate de montare, dezaliniere axială sau potrivire slăbită va distorsiona direct simetria câmpului magnetic al spațiului de aer și va scrie erori în semnalul de ieșire. Miezul selecției interfeței mecanice constă tocmai în trei dimensiuni care par să nu aibă „nu există conținut tehnic”:  cum se potrivește diametrul arborelui, cum se definește flanșa și câtă marjă trebuie lăsată pentru dimensiunile de montare.

Diametrul arborelui: „Se potrivește peste” nu este suficient

Conexiunea dintre rotorul resolverului și arborele motorului este punctul de plecare fizic al întregului lanț de semnal. Primul pas în selecție este de a determina diametrul interior al rotorului resolver pe baza diametrului real al arborelui motorului. Logica de selecție a producătorilor este de obicei următoarea: determinați diametrul interior al rotorului resolver în funcție de diametrul arborelui rotorului motorului și este posibilă personalizarea în funcție de diametrul arborelui. Specificațiile comune ale arborelui tubular acoperă dimensiuni precum 6 mm, 8 mm, 9,52 mm și 12,7 mm, în timp ce arborii conici includ opțiuni de 9 mm sau 12 mm cu o conicitate de 1:10.

Cu toate acestea, „potrivirea peste” este doar concluzia. Adevărata rațiune de selecție constă în  natura potrivirii . Între rotorul unui resolver fără cadru și arbore, este recomandată o  potrivire ușoară a jocului,  mai degrabă decât o interferență sau o potrivire strânsă. Ghidul de montare Dynapar oferă un interval de referință de la 0,0002 la 0,001 inchi de joc (aproximativ 0,005 mm la 0,025 mm) între arbore și diametrul interior al rotorului, pentru a evita potrivirile linie la linie sau potrivirile prin interferență. O potrivire prin interferență poate părea „sigură”, dar în realitate poate introduce îndoirea arborelui sau deformarea miezului rotorului în timpul montajului prin presare, care în schimb dăunează uniformității spațiului de aer. Deși potrivirile canelate sau cu cheie necesită o forță de presare mai mică, spațiul lor de prelucrare și asamblare poate introduce componente suplimentare de excentricitate.

Există un alt detaliu care este ușor de trecut cu vederea:  coeficienții de dilatare termică a arborelui și materialele rotorului resolver ar trebui să fie cât mai aproape posibil . Dacă arborele motorului este din oțel, în timp ce manșonul rotorului resolver este realizat dintr-un material cu un comportament de dilatare termică semnificativ diferit, jocul de potrivire se va modifica după creșterea temperaturii, iar spațiul de aer care a fost reglat inițial se poate deplasa în starea fierbinte.

Flanșă: forma structurală determină „Cine își asumă responsabilitatea pentru aliniere”

Structura de flanșă a unui resolver răspunde în esență la o întrebare:  cine garantează precizia de poziție a statorului . Diferite forme de flanșă corespund unor moduri diferite de alocare a responsabilităților de aliniere.

Tipul de montare directă fără cadru  este cea mai 'goală' soluție: statorul este fixat direct pe carcasa echipamentului, rotorul este montat pe arborele de antrenare, iar resolverul în sine nu are rulment. Coaxialitatea dintre stator și rotor depinde în întregime de precizia de prelucrare și de asamblare a echipamentului. Acest tip este potrivit pentru scenarii cu spațiu limitat și cerințe mari de ușurință, dar în timpul instalării coaxialitatea dintre stator și rotor trebuie controlată în ≤0,05 mm. Ea impune cele mai mari cerințe pe expertiza mecanică a proiectantului de echipamente și oferă, de asemenea, cea mai mare libertate.

Tipul de montare cu flanșă  are un șurub de montare și găuri pentru șuruburi pe carcasa resolverului și folosește potrivirea dintre șurub și fața de capăt a echipamentului pentru „prepoziționare”. După ce rulmentul este integrat, poziția relativă a statorului și rotorului a fost deja calibrată din fabrică. În timpul instalării, este necesar doar să aliniați ștuțul flanșei cu adâncitura corespunzătoare de pe partea de capăt a echipamentului și să strângeți șuruburile. Precizia de aliniere este asigurată de perpendicularitatea vârfului flanșei și a feței de capăt, făcând acest tip potrivit pentru echipamente grele sau condiții de lucru cu vibrații mari. Costul este o lungime axială mai mare și un cost mai mare, iar ștuțul de flanșă în sine devine o nouă verigă de eroare - spațiul de potrivire dintre ștuț și locașul echipamentului și perpendicularitatea feței de capăt pe axă, trebuie încă incluse în lanțul de toleranță.

Tipul cu rulment integrat  încorporează în continuare rulmentul în interior, cu rotorul integrat cu rulmentul, astfel încât poate fi montat direct pe arborele de antrenare fără ca echipamentul să aibă nevoie de o structură suplimentară de sprijin. Absoarbe „alinierea” în resolver în sine în cea mai mare măsură, dar în timpul selecției este necesar să se confirme dacă capacitățile de sarcină axială și radială ale rulmentului se potrivesc cu condițiile de lucru și dacă viteza maximă a rezolutorului acoperă cerințele aplicației.

Esența selecției flanșelor este un compromis între  capacitatea de precizie a echipamentului, spațiul axial, costul și ușurința de instalare . Dacă partea de capăt a echipamentului are o precizie ridicată de prelucrare și spațiul este redus, montarea directă fără cadru este o alegere rezonabilă; în cazul în care condițiile de asamblare la fața locului sunt limitate și este necesară o poziționare rapidă, tipul de montare cu flanșă folosește ștuțul pentru a 'externaliza' alinierea la carcasa resolverului și este mai fiabil.

Lanțul de toleranță al dimensiunilor de montare: excentricitatea și dezalinierea axială sunt ucigașe directe ale preciziei

Precizia ieșirii rezolutorului este extrem de sensibilă la  excentricitatea radială  și  dezalinierea axială  dintre stator și rotor. Un rezolutor cu reluctanță variabilă modulează semnalul prin modificări periodice ale spațiului de aer dintre dinții statorului și semințele rotorului. Excentricitatea modifică distribuția spațială a permenței spațiului de aer și introduce componente de eroare dependente de poziție în ieșire.

Cadrul general de toleranță de montare oferit de Dynapar poate servi ca bază de proiectare:  dezalinierea axială  (deviația axială sau variația dimensională între fețele de montare a rotorului și a statorului) nu trebuie să depășească 0,015 inchi (aproximativ 0,38 mm);  excentricitatea radială  (excentricitatea dintre fețele de montare a rotorului și a statorului) nu trebuie să depășească 0,003 inchi (aproximativ 0,076 mm); iar  suprafața umărului ștuțului de montare  ar trebui să fie perpendiculară pe orificiu și pe arbore, cu perpendicularitatea controlată la 0,0005 inchi (aproximativ 0,013 mm). Semnificația inginerească a acestor numere este clară: toleranța de excentricitate este de aproximativ cinci ori mai strânsă decât toleranța axială, ceea ce indică faptul că  alinierea radială este principalul aspect al conflictului de precizie..

GB/T 10241—2020 încorporează, de asemenea, „coaxialitatea suprafețelor de montare” și „perpendicularitatea fețelor de capăt de montare” în cerințele tehnice și metodele de testare la nivel standard, ceea ce înseamnă că acești doi indicatori au crescut de la „recomandările producătorului” la articole de specificații inspectabile.

Când proiectați de fapt lanțul de toleranță, nu trebuie să vă concentrați doar pe fața de montare a rezolutorului.  Jocul de potrivire dintre rotor și arborele motorului, jocul de potrivire dintre vârful flanșei statorului și fața de capăt a echipamentului și perpendicularitatea feței de capăt față de axă - aceste trei segmente de eroare se acumulează în serie pe uniformitatea finală a spațiului de aer. Un principiu practic este de a trata toleranța de montare a resolverului ca  veriga finală a lanțului de toleranță a sistemului  și de a o aloca în consecință, lăsând o marjă rezonabilă pentru prelucrarea și asamblarea în amonte, mai degrabă decât concentrarea întregii marje pe etapa de montare a resolverului.

Lista de verificare a selecției: de la arbore la flanșă, apoi la verificare

Conectând logica de mai sus, selecția interfeței mecanice a rezolutorului poate continua în trei pași.

Pasul 1: Blocați diametrul arborelui și definiți potrivirea.  Măsurați sau confirmați diametrul real și toleranța arborelui motorului și selectați un rotor cu specificația de diametru interior corespunzătoare. Preferați o potrivire ușoară și evitați interferențele; confirmați că comportamentul de dilatare termică a materialelor arborelui și rotorului se potrivește aproximativ. Dacă diametrul arborelui nu este standard, personalizarea diametrului interior al rotorului este o practică obișnuită, dar timpul și costul personalizării trebuie evaluate în avans.

Pasul 2: Alocați flanșa în funcție de responsabilitatea de precizie a echipamentului.  Fața de capăt a echipamentului poate oferi un vârf de înaltă precizie și o față de capăt perpendiculară? Dacă da, montarea directă fără cadru poate oferi o structură mai compactă. Dacă condițiile de asamblare la fața locului sunt limitate sau este necesară o înlocuire rapidă, poziționarea ștuțului de tipul cu montare cu flanșă este mai convenabilă. Dacă echipamentul în sine nu poate oferi suport de rulment pentru resolver, tipul cu rulment integrat este alegerea firească. Cercul de pas al găurii de șurub al flanșei, diametrul vârfului și adâncimea de montare axială trebuie să fie potrivite articol cu ​​articol cu ​​fața de capăt a echipamentului; nu se poate verifica pur și simplu că „diametrul exterior este aproximativ corect”.

Pasul 3: Verificarea poziției zero după instalare nu poate fi omisă.  Chiar dacă interfața mecanică este aliniată, poziția electrică zero poate să se abate de la poziția polului magnetic al motorului. Pentru rezolutoarele utilizate pentru comutare, practica standard este: mai întâi fixați temporar statorul, apoi utilizați energizarea DC pentru a „bloca arborele” sau pentru a conduce motorul înapoi și observați trecerea cu zero EMF înapoi, rotiți statorul până când semnalul de poziție zero al rezolutorului se aliniază cu polii magnetici ai motorului și apoi strângeți. Indiferent cât de bine sunt controlate toleranțele mecanice, dacă poziția zero deviază cu câteva grade electrice, performanța comutației se va deteriora în continuare semnificativ.

Selectarea interfeței mecanice a rezolutorului este în esență o  problemă de alocare a erorilor : potrivirea diametrului arborelui determină cât de „strâns” urmează rotorul pe arbore, structura flanșei determină cât de „definitiv” este ancorat statorul de carcasă, iar toleranța de montare determină „fidelitatea” simetriei întrefierului. Dacă oricare dintre aceste trei legături este slăbită, indiferent cât de mari sunt specificațiile electrice nominale, citirea unghiului la capătul arborelui va fi compromisă. Clarificați mai întâi calea mecanică a arborelui și a flanșei, apoi revizuiți parametrii electrici - acest lucru duce adesea la mai puține ocoliri decât în ​​sens invers.