Zostań w temacie i policz dalej
Moment serwa zależy od dynamiki, bezwładności i przełożenia. Dlatego wynik najlepiej sprawdzić razem z mechaniką osi oraz parametrami sprzężenia zwrotnego.
Jak obliczyć wymagany moment serwomotoru?
W ruchu dynamicznym serwo musi pokonać moment obciążenia i jednocześnie rozpędzić bezwładność układu. Podstawową zależnością ruchu obrotowego jest moment równy iloczynowi bezwładności i przyspieszenia kątowego.
Kalkulator przelicza zmianę RPM na przyspieszenie kątowe, odnosi bezwładność obciążenia przez przekładnię na stronę silnika, dodaje bezwładność wirnika i przekładni podaną przez użytkownika, a następnie sumuje moment przyspieszający z momentem obciążenia.
Współczynnik S daje zapas ponad wynik wynikający bezpośrednio z danych wejściowych. Nie zastępuje on jednak sprawdzenia katalogowej charakterystyki serwa.
Moment znamionowy a moment szczytowy serwa
Moment znamionowy opisuje zdolność silnika do długotrwałej pracy w określonych warunkach cieplnych. Moment szczytowy jest dostępny tylko przez ograniczony czas i służy m.in. do przyspieszania, hamowania oraz pokonywania krótkotrwałych przeciążeń.
Dlatego kalkulator porównuje moment ustalony z momentem znamionowym oraz wymaganie podczas przyspieszania z momentem szczytowym. To logiczna kontrola wstępna, ale dla cyklu z wieloma fazami trzeba policzyć moment RMS.
Jeżeli oś przyspiesza i hamuje wielokrotnie w krótkim cyklu, nawet poprawny zapas momentu szczytowego nie gwarantuje, że silnik nie będzie przeciążony cieplnie.
Ciekawostka
Dwukrotne zwiększenie przełożenia zmniejsza idealnie odbitą bezwładność obciążenia około czterokrotnie. Jednocześnie silnik musi obracać się dwa razy szybciej dla tej samej prędkości wyjścia. To pokazuje, dlaczego dobór przekładni jest kompromisem między dynamiką, momentem i prędkością.
Jak przekładnia wpływa na moment serwomotoru?
Dla reduktora o przełożeniu i > 1 moment obciążenia na wyjściu jest widziany przez silnik jako mniejszy. Przy motorycznej pracy przekładni można go w przybliżeniu przeliczyć:
Sprawność η zwiększa wymagany moment wejściowy względem idealnej przekładni bez strat.
Jak obliczana jest bezwładność odbita?
Obciążenie po stronie wyjścia jest odnoszone do wału silnika przez kwadrat przełożenia. W kalkulatorze do obliczenia przyspieszania uwzględniana jest również sprawność przekładni:
Do tej wartości dodawana jest bezwładność po stronie silnika, np. wirnika i wejścia przekładni.
Dlaczego krótszy czas przyspieszania wymaga większego momentu?
Przy tej samej zmianie prędkości skrócenie czasu przyspieszania zwiększa przyspieszenie kątowe. Ponieważ moment dynamiczny jest proporcjonalny do α, skrócenie czasu z 0,4 s do 0,2 s w przybliżeniu podwaja składnik momentu potrzebny do rozpędzenia tej samej bezwładności.
W bardzo dynamicznych osiach właśnie moment przyspieszający może stanowić większość zapotrzebowania, nawet jeśli moment tarcia lub procesu technologicznego jest niewielki.
Dlatego przy doborze serwa nie wystarczy znać tylko masę i maksymalną prędkość. Potrzebny jest również czas, w którym napęd ma tę prędkość osiągnąć.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Jeżeli dopiero wybierasz serwomotor i nie znasz jeszcze jego bezwładności wirnika, wykonaj pierwsze obliczenie z wartością 0, wybierz wstępny model na podstawie momentu i prędkości, a potem wpisz katalogową bezwładność wirnika i przelicz wynik ponownie.
Po wyborze serwa sprawdź jednocześnie moment szczytowy przy wymaganych RPM, dopuszczalny stosunek bezwładności obciążenia do wirnika, czas przeciążenia oraz warunki hamowania regeneracyjnego.
Dla ucznia technikum mechatronicznego i studenta automatyki
W zadaniach z doborem momentu serwomotoru najpierw rozdziel wielkości znajdujące się po stronie silnika i po stronie obciążenia. Nie dodawaj bezpośrednio bezwładności z obu stron przekładni, dopóki nie sprowadzisz ich do tej samej strony układu.
- Prędkość: przelicz RPM na rad/s, a zmianę prędkości w czasie na rad/s².
- Bezwładność: przez reduktor jest odbijana na silnik z zależnością od kwadratu przełożenia.
- Moment: składnik dynamiczny wynika z J·α, a moment obciążenia trzeba przeliczyć przez przełożenie i sprawność.
- Kontrola wyniku: skrócenie czasu przyspieszania powinno zwiększyć wymagany moment szczytowy.
- Dobór: osobno porównuj wymaganie ciągłe/RMS z momentem znamionowym i chwilowe z momentem szczytowym.
Chcesz uporządkować temat w szerszym kontekście? Przejdź do Akademii automatyki i robotyki, gdzie ten kalkulator jest częścią ścieżki od PLC i pomiarów przez napędy aż do robotyki.
Czego ten kalkulator nie zastępuje?
Pełny sizing serwonapędu obejmuje cały profil ruchu: przyspieszanie, prędkość stałą, hamowanie i postoje. Z momentów w poszczególnych fazach oraz czasu ich trwania wyznacza się moment RMS, który służy do kontroli obciążenia ciągłego.
Trzeba też sprawdzić charakterystykę moment–prędkość konkretnego silnika i wzmacniacza, maksymalne RPM, dopuszczalną bezwładność, obciążenia mechaniczne przekładni, hamowanie oraz marginesy producenta.
Kalkulator jest narzędziem do szybkiego oszacowania momentu dla pojedynczej fazy zmiany prędkości i wstępnej oceny wybranego serwomotoru.
FAQ – moment serwomotoru i dobór serwa
Źródła merytoryczne
- Oriental Motor – Motor Sizing Calculations – moment obciążenia, moment przyspieszający i moment wymagany.
- Kollmorgen – Application Sizing Guide – przełożenie, sprawność i bezwładność odbita.
Ostatnia aktualizacja: 27.08.2026