時間:2024-02-26 14:28:53來源:工業(yè)運動控制技術(shù)
一、慣量的理論計算的功式?
慣量計算都有公式,至于多重負(fù)載,比如齒輪又帶齒輪,或渦輪蝸桿傳動,只要分別算出各轉(zhuǎn)動件慣量然后相加即是系統(tǒng)慣量,電機(jī)選型時建議根椐不同的電機(jī)進(jìn)行選配。負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量肯定是要設(shè)計時通過計算算出來拉,如果沒有這個值,電機(jī)選型肯定是不那么合理的,或者肯定會有問題的,這是選伺服的最重要的幾個參數(shù)之一。至于電機(jī)慣量,電機(jī)樣本手冊上都有標(biāo)注。當(dāng)然,對某些伺服,可以通過調(diào)整伺服的過程測出負(fù)載的慣量,作為理論設(shè)計中的計算的參考。畢竟在設(shè)計階段,很多類似摩擦系數(shù)之類的參數(shù)只能根據(jù)經(jīng)驗來猜,不可能準(zhǔn)確。理論設(shè)計中的計算的公式:(僅供參考)通常將轉(zhuǎn)動慣量J用飛輪矩GD2來表示,它們之間的關(guān)系為
J=mp^2= GD^2/4g
式中
m與G-轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量(kg)與重量(N);
D-慣性半徑與直徑(m);
g=9.81m/s2-重力加速度飛輪慣量=速度變化率*飛輪距/375。
當(dāng)然,理論與實際總會有偏差的,有些地區(qū)(如在歐洲),一般是采用中間值通過實際測試得到。這樣,相對我們的經(jīng)驗公式要準(zhǔn)確一些。不過,在目前還是需要計算的,也有固定公式可以去查機(jī)械設(shè)計手冊的。
二、關(guān)于摩擦系數(shù)?
關(guān)于摩擦系數(shù),一般電機(jī)選擇只是考慮一個系數(shù)加到計算過程中,在電機(jī)調(diào)整時通常都不會考慮。不過,如果這個因素很大,或者講,足以影響電機(jī)調(diào)整,有些日系通用伺服,據(jù)稱有一個參數(shù)是用來專門測試的,至于是否好用,本人沒有用過,估計應(yīng)該是好用的。有網(wǎng)友發(fā)貼說,曾有人發(fā)生過這樣的情況:設(shè)計時照搬國外的機(jī)器,機(jī)械部分號稱一樣,電機(jī)功率放大了50%選型,可是電機(jī)轉(zhuǎn)不動。因為樣機(jī)的機(jī)械加工、裝配的精度太差,負(fù)載慣量是差不多,可摩擦阻力相差太多了,對具體工況考慮不周。
當(dāng)然,黏性阻尼和摩擦系數(shù)不是同一個問題。摩擦系數(shù)是不變值,這點可以通過電機(jī)功率給予補(bǔ)償,但黏性阻尼是變值,通過增大電機(jī)功率當(dāng)然可以緩解,但其實是不合理的。況且沒有設(shè)計依據(jù),這個最好是在機(jī)械狀態(tài)上解決,沒有好的機(jī)械狀態(tài),伺服調(diào)整完全是一句空話。還有,黏性阻尼跟機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工、裝配等相關(guān),這些在選型時是必須考慮的。而且跟摩擦系數(shù)也是息息相關(guān)的,正是因為加工水平不夠才造成的摩擦系數(shù)不定,不同點相差較大,甚至技術(shù)工人裝配水平的差異也會導(dǎo)致很大的差異,這些在電機(jī)選型時必須要考慮的。這樣,才會有保險系數(shù),當(dāng)然歸根結(jié)底還是電機(jī)功率的問題。
三、慣量的理論計算后,微調(diào)修正的簡單化
可能有些朋友覺的:太復(fù)雜了!實際情況是,某品牌的產(chǎn)品各種各樣的參數(shù)已經(jīng)確定,在滿足功率,轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速的條件下,產(chǎn)品型號已經(jīng)確定,如果慣量仍然不能滿足,能否將功率提高一檔來滿足慣量的要求?答案是:功率提高可以帶動加速度提高的話,應(yīng)是可以的。
四、伺服電機(jī)選型
在選擇好機(jī)械傳動方案以后,就必須對伺服電機(jī)的型號和大小進(jìn)行選擇和確認(rèn)。
1、選型條件:一般情況下,選擇伺服電機(jī)需滿足下列情況:
(1)馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速>系統(tǒng)所需之最高移動轉(zhuǎn)速。
(2)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子慣量與負(fù)載慣量相匹配。
(3)連續(xù)負(fù)載工作扭力≤馬達(dá)額定扭力。
(4)馬達(dá)最大輸出扭力>系統(tǒng)所需最大扭力(加速時扭力)。
2、選型計算:
(1)慣量匹配計算(JL/JM)。
(2)回轉(zhuǎn)速度計算(負(fù)載端轉(zhuǎn)速,馬達(dá)端轉(zhuǎn)速)。
(3)負(fù)載扭矩計算(連續(xù)負(fù)載工作扭矩,加速時扭矩。
五、伺服電機(jī)低慣量與高慣量的區(qū)別
轉(zhuǎn)動慣量=轉(zhuǎn)動半徑*質(zhì)量
低慣量就是電機(jī)做的比較扁長,主軸慣量小,當(dāng)電機(jī)做頻率高的反復(fù)運動時,慣量小,發(fā)熱就小。所以低慣量的電機(jī)適合高頻率的往復(fù)運動使用。但是一般力矩相對要小些。高慣量的伺服電機(jī)就比較粗大,力矩大,適合大力矩的但不很快往復(fù)運動的場合。因為高速運動到停止,驅(qū)動器要產(chǎn)生很大的反向驅(qū)動電壓來停止這個大慣量,發(fā)熱就很大了。
慣量就是剛體繞軸轉(zhuǎn)動的慣性的度量,轉(zhuǎn)動慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量。它與剛體的質(zhì)量、質(zhì)量相對于轉(zhuǎn)軸的分布有關(guān)。(剛體是指理想狀態(tài)下的不會有任何變化的物體),選擇的時候遇到電機(jī)慣量,也是伺服電機(jī)的一項重要指標(biāo)。它指的是伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子本身的慣量,對于電機(jī)的加減速來說相當(dāng)重要。如果不能很好的匹配慣量,電機(jī)的動作會很不平穩(wěn)。
一般來說,小慣量的電機(jī)制動性能好,啟動,加速停止的反應(yīng)很快,高速往復(fù)性好,適合于一些輕負(fù)載,高速定位的場合,如一些直線高速定位機(jī)構(gòu)。中、大慣量的電機(jī)適用大負(fù)載、平穩(wěn)要求比較高的場合,如一些圓周運動機(jī)構(gòu)和一些機(jī)床行業(yè)。如果負(fù)載比較大或是加速特性比較大,而選擇了小慣量的電機(jī),可能對電機(jī)軸損傷太大,選擇應(yīng)該根據(jù)負(fù)載的大小,加速度的大小,等等因素來選擇,一般的選型手冊上有相關(guān)的能量計算公式。
伺服電機(jī)驅(qū)動器對伺服電機(jī)的響應(yīng)控制,最佳值為負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比為一,最大不可超過五倍。通過機(jī)械傳動裝置的設(shè)計,可以使負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比接近一或較小。當(dāng)負(fù)載慣量確實很大,機(jī)械設(shè)計不可能使負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比小于五倍時,則可使用電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量較大的電機(jī),即所謂的大慣量電機(jī)。使用大慣量的電機(jī),要達(dá)到一定的響應(yīng),驅(qū)動器的容量應(yīng)要大一些。
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