Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty. Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty.
Przejdź do treści

Kalkulator momentu serwomotoru – obciążenie i przyspieszanie

Oblicz wymagany moment serwa z momentu obciążenia, bezwładności, przyspieszenia, przełożenia i sprawności. Sprawdź moment ustalony, moment szczytowy, RPM silnika i zapas wybranego serwomotoru.

Obciążenie, dynamika i serwomotor

Model dotyczy ruchu obrotowego. Przełożenie i = nsilnika / nwyjścia.
SERVO • Nm • kg·m²

Ruch osi

RPM
RPM
s

Obciążenie i przekładnia

Nm
Moment przeciwdziałający ruchowi: np. tarcie, proces technologiczny lub siła zewnętrzna przeliczona na wał.
kg·m²
Całkowity moment bezwładności elementów obracających się po stronie obciążenia.
: 1
%
kg·m²
Np. rotor silnika + bezwładność przekładni odniesiona do wejścia. Wpisz 0 przy wstępnym oszacowaniu.

Zapas i sprawdzenie wybranego serwa

×
Nm
Nm
RPM
Ważne: kalkulator zakłada liniową zmianę prędkości w zadanym czasie i dodatni moment obciążenia przeciwdziałający ruchowi. Porównanie z momentem znamionowym jest kontrolą wstępną. Pełny dobór serwa do cyklu maszyny wymaga obliczenia momentu RMS dla całego profilu ruchu oraz sprawdzenia charakterystyki moment–prędkość producenta.

Wymagany moment serwomotoru

Moment ustalony z zapasem
1,58 Nm
orientacyjna kontrola pracy stałej
Moment szczytowy wymagany
2,31 Nm
podczas przyspieszania
Moment przyspieszający
0,49 Nm
po stronie silnika
Moment obciążenia na silniku
1,05 Nm
po przełożeniu i sprawności
Bezwładność odbita
0,000421 kg·m²
obciążenie widziane od strony silnika
RPM serwomotoru
1500
30,0% maks. RPM
Zapas momentu znamionowego
26,67%
kontrola względem momentu ustalonego
Zapas momentu szczytowego
73,11%
względem przyspieszania
Interpretacja:
Dla zadanych parametrów serwomotor powinien chwilowo dostarczyć około 2,31 Nm podczas przyspieszania. W ruchu ustalonym obciążenie po uwzględnieniu zapasu wymaga około 1,58 Nm.

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.

Ta = J · α

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.

Twym = (Tobc,silnik + Ta) · S

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:

Tobc,silnik = Tobc,wyj / (i · η)

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:

Jref = Jobc / (i2 · η)

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

W ruchu dynamicznym trzeba zsumować moment potrzebny do pokonania obciążenia z momentem przyspieszającym wynikającym z bezwładności i przyspieszenia kątowego, a następnie zastosować przyjęty zapas.

Podstawowa zależność to T = J · α. J jest całkowitą bezwładnością sprowadzoną na stronę silnika, a α przyspieszeniem kątowym wału silnika.

Różnicę prędkości w RPM pomnóż przez 2π/60, aby otrzymać zmianę rad/s, a następnie podziel przez czas przyspieszania w sekundach.

Reduktor zmniejsza moment obciążenia widziany przez silnik i silnie zmniejsza odbitą bezwładność, ale równocześnie zwiększa wymaganą prędkość silnika dla tej samej prędkości wyjścia.

To moment bezwładności obciążenia przeliczony na stronę serwomotoru. Dla idealnej przekładni maleje z kwadratem przełożenia; w kalkulatorze przy przyspieszaniu uwzględniana jest również sprawność przekładni.

Tak. Jeśli jest znana, wpisz bezwładność wirnika serwomotoru oraz inne bezwładności znajdujące się po stronie wejściowej przekładni, np. katalogową bezwładność przekładni odniesioną do wejścia.

Moment znamionowy dotyczy długotrwałej pracy w dopuszczalnych warunkach cieplnych. Moment szczytowy może być dostępny tylko przez ograniczony czas, np. podczas przyspieszania lub hamowania.

Nie zawsze. Krótkotrwały moment przyspieszania może przekraczać moment znamionowy, o ile mieści się w dopuszczalnym momencie szczytowym i czasie przeciążenia. Obciążenie ciągłe ocenia się m.in. przez moment RMS.

Ta sama zmiana prędkości wykonana w krótszym czasie oznacza większe przyspieszenie kątowe. Ponieważ T = J · α, większe α powoduje większy moment dynamiczny.

Nie ma jednej wartości właściwej dla wszystkich maszyn. Kalkulator pozwala wpisać własny współczynnik. Ostateczny zapas powinien wynikać z danych producenta, niepewności obciążenia, profilu ruchu i wymagań aplikacji.

Oblicza wartość momentu wynikającą z bezwzględnej zmiany prędkości, więc można jej użyć do oszacowania składnika bezwładnościowego podczas zmiany prędkości. Kierunek i bilans momentów przy hamowaniu oraz energia regeneracyjna wymagają osobnej analizy.

Nie. Do pełnego doboru potrzebny jest cały profil ruchu, moment RMS, moment szczytowy, prędkość, stosunek bezwładności, charakterystyka moment–prędkość, parametry wzmacniacza, hamowanie i ograniczenia mechaniczne.

Źródła merytoryczne

Ostatnia aktualizacja: 27.08.2026