Де застосовують NEMA 34
NEMA 34 ставлять там, де моменту NEMA 23 не вистачає: на портали фрезерних верстатів з робочим полем від 1.5 м, на осі із зубчастою рейкою, на плазмові портали з важкою балкою, на осі Z з масивним шпинделем, на токарні й фрезерні верстати по металу після модернізації. Момент від 4.6 до 12 Н·м дає змогу вести важкий портал через рейку напряму, а через редуктор ще важчий. Для настільних верстатів і легких порталів такий двигун надмірний: важкий ротор гірше розганяється, а драйвер на 6-8 А коштує дорожче.
Посадкові розміри NEMA 34
Розміри взято з креслень двигунів NEMA 34 довжиною від 80 до 151 мм. Фланець, отвори, буртик і вал однакові в усіх довжин.
| Параметр | Розмір |
|---|
| Ширина квадратного фланця | 86 мм |
| Відстань між кріпильними отворами | 69.6 мм |
| Кріпильні отвори | 4 отвори Ø7 мм |
| Посадковий буртик | Ø73 мм, висота 2 мм |
| Вал | Ø14 мм зі шпонкою шириною 5 мм |
| Виступна частина вала | 37 мм |
| Довжина шпонки | 25 мм |
| Виводи обмоток | 4 дроти в спільному кабелі |
Буртик 73 мм центрує двигун в отворі кронштейна або фланця редуктора, тому отвір під нього роблять з малим зазором. Отвори Ø7 мм розраховано на гвинти M6: їх загвинчують у різьбу кронштейна або ставлять крізь кронштейн з гайкою.
Вал 14 мм зі шпонкою
У NEMA 17 і NEMA 23 момент передається через лиску і стопорний гвинт. Для 12 Н·м цього замало: гвинт зминає лиску, і шків провертається на ривках. Тому в NEMA 34 вал 14 мм з призматичною шпонкою 5 мм, паз у валу глибиною 3 мм. Муфту, шків або шестерню беруть з отвором 14 мм і шпонковим пазом 5 мм. Вхідна втулка черв’ячного або планетарного редуктора під фланець 86 мм теж розрахована на вал 14 мм зі шпонкою. Шпонку не викидають і не замінюють стопорним гвинтом: без неї момент тримає тільки посадка.
Довжина корпусу і момент
Фланець у всіх NEMA 34 однаковий, момент зростає з довжиною пакета ротора і статора. Разом з ним зростають маса і момент інерції ротора.
| Довжина корпусу | Утримувальний момент | Струм фази | Де доречний |
|---|
| 80 мм | 4.6 Н·м | 4 А | осі X і Y верстата по деревині з гвинтом або пасом, вісь Z |
| 98 мм | 6 або 7.5 Н·м | 4 або 5.3 А | портал з рейкою, плазмова балка |
| 118 мм | 8.7 Н·м | 4 А | важкий портал, вісь Z з важким шпинделем |
| 151 мм | 12 Н·м | 4 або 6 А | великі портали, верстати по металу, осі з редуктором |
У поширених моделей момент інерції ротора 1400 г·см² за довжини 80 мм, 2700 г·см² за 118 мм і 4000 г·см² за 150-156 мм, маса 2.4, 3.8 і 5.4 кг. Ротор двигуна 151 мм у 2.9 раза важчий для розгону, ніж ротор двигуна 80 мм. Якщо осі вистачає моменту 6 Н·м, двигун 12 Н·м ставити не потрібно: на коротких переміщеннях він розганяється повільніше.
Струм фази і драйвер
Двигуни NEMA 34 однієї довжини випускають з різною обмоткою. Обмотка на більший струм має менше витків і меншу індуктивність: утримувальний момент той самий, але струм в обмотці наростає швидше і момент на швидкості тримається краще. За це платять потужнішим драйвером. Піковий струм драйвера вибирають від номіналу двигуна, помноженого на √2.
| Струм фази двигуна | Піковий струм драйвера, не менше |
|---|
| 4 А | 5.7 А |
| 5.3 А | 7.5 А |
| 6 А | 8.5 А |
Напруга живлення
У NEMA 34 індуктивність обмоток і струм вищі, ніж у NEMA 23, тому від живлення 24-36 В такий двигун на швидкості втрачає момент. Без урахування зустрічної ЕРС струм наростає до номіналу за час L x I / U. У поширеної моделі довжиною 150 мм на 6 А індуктивність 8.6 мГн: за 48 В струм наростає за 8.6 мГн x 6 А / 48 В = 1.08 мс, за 80 В за 0.65 мс. На 400 об/хв повний крок триває 60 / (400 x 200) = 0.75 мс, і встигає тільки двигун на 80 В. Тому NEMA 34 ставлять на драйвери з живленням 48-80 В.
Навантаження на вал
У поширених моделей допустиме радіальне навантаження 220 Н на відстані 20 мм від фланця, осьове 60-80 Н. Шестерню рейки і шків садять якомога ближче до фланця: що далі від підшипника, то менша допустима сила. Якщо натяг паса або зусилля на рейці більші, ставлять проміжний вал на власних підшипниках або редуктор, який приймає навантаження на свій вихідний вал.
Кріплення
Двигун довжиною 151 мм важить понад 5 кг і під час розгону розгойдує тонку пластину, тому кронштейн для NEMA 34 беруть з товстої сталі або алюмінію з ребрами. Гвинти M6 затягують навхрест, буртик має увійти в отвір кронштейна без перекосу.
Підключення
У двигунів NEMA 34 чотири виводи, дві фази по два дроти. Колір дротів у різних виробників відрізняється, тому фази перевіряють за схемою двигуна або мультиметром. Подовжують екранованим гнучким кабелем 4 x 0.75 мм² для двигунів на 4 А і 4 x 1 мм² для двигунів на 5.3-6 А. Екран підключають до землі з боку драйвера, з’єднання ізолюють термоусадкою.
Типові помилки
- Ставити двигун на 6 А на драйвер з піковим струмом 6 А: це 4.2 А діючого струму, 71% від номіналу.
- Живити NEMA 34 від 24-36 В і дивуватися втраті моменту на швидкості.
- Замінювати шпонку стопорним гвинтом або брати муфту без шпонкового паза.
- Садити шестерню рейки далеко від фланця і перевантажувати підшипник двигуна.
- Брати найдовший двигун без розрахунку: важкий ротор гірше розганяється.
- Кріпити двигун 151 мм на тонкий кронштейн.
- Подовжувати дроти тонким неекранованим кабелем.
