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伺服電機(jī)選型及調(diào)試中“慣量匹配”如何確定

信息發(fā)布來源:直線步進(jìn)電機(jī)供應(yīng)商振合機(jī)電
很多客戶反映在伺服電機(jī)系統(tǒng)選型及調(diào)試中,常常會(huì)碰到慣量問題!那么到底什么是“慣量匹配”呢?
  1.根據(jù)牛頓第二定律:“進(jìn)給系統(tǒng)所需力矩T = 系統(tǒng)傳動(dòng)慣量J × 角加速度θ角加速度θ影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,θ越小,則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時(shí)間越長,系統(tǒng)反應(yīng)越慢。如果θ變化,則系統(tǒng)反應(yīng)將忽快忽慢,影響加工精度。由于馬達(dá)選定后最大輸出T值不變,如果希望θ的變化小,則J應(yīng)該盡量小。
  2.進(jìn)給軸的總慣量“J=伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性動(dòng)量JM + 電機(jī)軸換算的負(fù)載慣性動(dòng)量JL負(fù)載慣量JL由(以工具機(jī)為例)工作臺(tái)及上面裝的夾具和工件、螺桿、聯(lián)軸器等直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件的慣量折合到馬達(dá)軸上的慣量組成。JM為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量,伺服電機(jī)選定后,此值就為定值,而JL則隨工件等負(fù)載改變而變化。如果希望J變化率小些,則最好使JL所占比例小些。這就是通俗意義上的“慣量匹配”。
  知道了什么是慣量匹配,山社電機(jī)分析發(fā)生這種現(xiàn)象的具體表現(xiàn)為:
  1在伺服系統(tǒng)選型時(shí),除考慮電機(jī)的扭矩和額定速度等等因素外,我們還需要先計(jì)算得知機(jī)械系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的慣量,再根據(jù)機(jī)械的實(shí)際動(dòng)作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機(jī);
  2在調(diào)試時(shí)(手動(dòng)模式下),正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前題,此點(diǎn)在要求高速高精度的系統(tǒng)上表現(xiàn)由為突出(伺服慣量比參數(shù)為1-37,JL/JM)。這樣,就有了慣量匹配的問題!
  那慣量匹配具體有什么影響又如何確定呢?
  1.影響:傳動(dòng)慣量對(duì)伺服系統(tǒng)的精度,穩(wěn)定性,動(dòng)態(tài)響應(yīng)都有影響,慣量大,系統(tǒng)的機(jī)械常數(shù)大,響應(yīng)慢,會(huì)使系統(tǒng)的固有頻率下降,容易產(chǎn)生諧振,因而限制了伺服帶寬,影響了伺服精度和響應(yīng)速度,慣量的適當(dāng)增大只有在改善低速爬行時(shí)有利,因此,機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)在不影響系統(tǒng)剛度的條件下,應(yīng)盡量減小慣量。
  2.確定:衡量機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性時(shí),慣量越小,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性反應(yīng)越好;慣量越大,馬達(dá)(如:步進(jìn)電機(jī))的負(fù)載也就越大,越難控制,但機(jī)械系統(tǒng)的慣量需和馬達(dá)慣量相匹配才行。不同的機(jī)構(gòu),對(duì)慣量匹配原則有不同的選擇,且有不同的作用表現(xiàn)。
  例如,CNC中心機(jī)通過伺服電機(jī)作高速切削時(shí),當(dāng)負(fù)載慣量增加時(shí),會(huì)發(fā)生:1).控制指令改變時(shí),馬達(dá)需花費(fèi)較多時(shí)間才能達(dá)到新指令的速度要求;2).當(dāng)機(jī)臺(tái)沿二軸執(zhí)行弧式曲線快速切削時(shí),會(huì)發(fā)生較大誤差 。
  1.一般伺服電機(jī)通常狀況下,當(dāng)JL ≦ JM,則上面的問題不會(huì)發(fā)生。
  2.當(dāng)JL = 3×JM ,則馬達(dá)的可控性會(huì)些微降低,但對(duì)平常的金屬切削不會(huì)有影響。(高速曲線切削一般建議JL ≦ JM)
  3.當(dāng)JL ≧3× JM,馬達(dá)的可控性會(huì)明顯下降,在高速曲線切削時(shí)表現(xiàn)突出
  不同的機(jī)構(gòu)動(dòng)作及加工質(zhì)量要求對(duì)JL與JM大小關(guān)系有不同的要求,慣性匹配的確定需要根據(jù)機(jī)械的工藝特點(diǎn)及加工質(zhì)量要求來確定。

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