Động cơ bước có hộp giảm tốc để làm gì?
Động cơ bước như chúng ta đã biết là một loại động cơ định vị chính xác và có một momen xoắn lớn. Nhưng nó yêu cầu kích thước để đảm bảo có thể tải được và thông số phải phù hợp để giảm tối đa hiện tượng trượt bước. Sử dụng hộp giảm tốc (hộp số) cho động cơ bước có thể cải thiện mức độ hiệu quả của động cơ bước bằng cách giảm tỉ lệ quán tính của động cơ, gia tăng momen xoắn và giảm thiểu rung quá trình quá hoạt động.
Chính vì động cơ bước thường được dùng trong các hệ thống cần đến việc định vị chính xác nên chắc chắn hộp giảm tốc cần phải có yêu cầu kỹ thuật cao về độ chính xác.
Những ưu điểm khi dùng hộp giảm tốc cho động cơ bước
Nhiệm vụ chung của hộp giảm tốc là giảm tốc độ, tăng momen xoắn, giảm dư chấn, tăng độ ổn định,.. nên khi áp dụng cho động cơ bước nó cũng hoàn toàn có những chức năng giống như vậy
Giảm tỉ lệ quán tính của động cơ bước
Một nguyên nhân của hiện tượng trượt bước trên step motor là lực quán tính. Tỉ số quán tính tải và khả năng chịu quán tính của động cơ quyết định đến việc động cơ cơ thể tải hay điều khiển (đặc biệt là những giai đoạn tăng tốc hay giảm tốc). Nếu quán tính tải trọng đáng kể hơn quán tính động cơ, động cơ sẽ điều khiển tải khó khăn hơn và dễ bị quá tải, trượt bước. Tỉ lệ quán tính cao cũng là nguyên nhân dẫn đến việc tiêu thụ nhiều điện hơn, động cơ nóng lên và bi hỏng.
- JL = Quán tính tải
- JM = Quán tính của động cơ
Một phương pháp để giảm tỉ lệ quán tính này là sử dụng các loại động cơ lớn với mức quán tính cao. Nhưng điều này cũng có nghĩa là giá thành sẽ cao hơn, nặng hơn và làm ảnh hưởng đến các bộ phận cơ khí khác: bộ phận gá, khớp nối và driver. Thay vì vậy, có thể sử dụng một hộp số để giảm tỉ lệ quán tính, lúc này tỉ lệ quán tính sẽ giảm đi một giá trị bằng bình phương tỉ số truyền
- i = Tỉ số truyền của hộp giảm tốc
- JL = Quán tính tải
- JM = Quán tính của động cơ
Gia tăng thêm momen xoắn cho động cơ bước
Một lý do khác để sử dụng hộp giảm tốc với động cơ bước để gia tăng momen giúp tải dễ dàng hơn. Khi đó, tải được điều khiển bằng bộ kết hợp động cơ và hộp giảm tốc, Momen xoắn được tính theo công thức bên dưới.
- i = Tỉ số truyền của hộp giảm tốc
- To = Momen xoắn của trục hộp số
- Tm = Momen xoắn của trục động cơ
- η = Hiệu suất hộp giảm tốc
Momen của động cơ bước sẽ giảm rất nhanh khi tốc độ tăng. Biểu đồ bên dưới ra mối quan hệ giữ tốc độ và momen, điều này chỉ thực tế để gia tăng tốc độ đến một giá trị nhất định trước động cơ cung cấp không đủ momen yêu cầu.
- i = Tỉ số truyền của hộp giảm tốc
- No = Tốc độ sau khi qua hộp giảm tốc
- Nm = Tốc độ của động cơ
Chú ý: Momen của động cơ bước là đường màu xanh lá cây, momen của động cơ servo là đường màu xanh da trời.
Giảm hiện tượng cộng hưởng rung động
Khi tăng tốc độ cơ sẽ có lợi ích rất nhiều, tốc độ yêu cầu của động cơ bước khi được lắp thêm một hộp giảm tốc sẽ hoạt đông ngoài dãy tần số cộng hưởng (Rung động có thể là nguyên nhân làm động cơ bị trượt bước)
Chú ý: Biểu đồ trên là động cơ bước có gắn hộp giảm tốc thì rung động sẽ giảm đáng kể so với động cơ bước không có hộp giảm tốc như biểu đồ bên dưới
Ngoài việc đảm bảo lựa chọn đúng hộp giảm tốc đảm bảo chính xác về tỉ số truyền (giúp đảm bảo đúng momen xoắn, tốc độ và giá trị quán tính) phải đảm bảo hộp số có độ giật thấp khi kết nối với động cơ
Động cơ bước được sử dụng trong các hệ thống có tính lặp lại nên độ giật của hộp số sẽ làm cho độ chính xác của toàn hệ thống bị giảm đi, từ đó sẽ dẫn đến rất nhiều hệ lụy liên quan đế tín hiệu phản hồi. Đó là lý do tại sao hộp giảm tốc thường sử dụng hệ bánh răng hành trình với độ chính xác cao.
Có những loại hộp giảm tốc cho động cơ bước nào?
Tất cả các loại động cơ bước được sử dụng phổ biến: 42, 57, 86 đều được sản xuất hộp giảm tốc đi kèm tương ứng, người sử dụng hoàn toàn có thể tháo rời 2 bộ phận ra, giá thành sẽ cao hơn rất nhiều khi có kèm hộp giảm tốc vì nó được gia công với độ chính xác, độ bền cao. Loại động cơ bước có kèm hộp số đễ thấy nhất là việc ứng dụng trong việc làm robot.
Hộp giảm tốc là một hệ thống bánh răng hành tinh được gia công chính xác cao và có độ bền nên chắc chắn giá thành hộp giảm tốc này sẽ cao
