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伺服刚性和惯量的理解

发布时间:2019-08-10人气:7

刚度是指质料或布局在受力时抵抗弹性变形的才气,是质料或布局弹性变形难易程度的表征。质料的刚度平时用弹性模量E来衡量。在宏观弹性局限内,刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数,即惹起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度,即单位力惹起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。

一个布局的刚度(k)是指弹性体抵抗变形拉伸的才气。

k=P/δ

P是感化于布局的恒力,δ是因为力而发生的形变。

转动布局的转动刚度(k)为:

k=M/θ 

此中,M为施加的力矩,θ为扭转角度。

举个例子,我们晓得钢管对照坚挺,普通受外力形变小,而橡皮筋对照软,受到同等力发生的形变就对照大,那我们就说钢管的刚性强,橡皮筋的刚性弱,或者说其柔性强。

在伺服电机的运用中,用联轴器来连接电机和负载,即是典范的刚性连接;而用同步带或者皮带来连接电机和负载,即是典范的柔性连接。

电机刚性即是电机轴抗外界力矩搅扰的才气,而我们可以在伺服掌握器调节电机的刚性。

伺服电机的机械刚度跟它的相应速率有关。普通刚性越高其相应速率也越高,但是调太高的话,很轻易让电机发生机械共振。所以,在普通的伺服放大器参数内部都有手动调整相应频率的选项,要凭据机械的共振点来调整,需要时间和经验(其实即是调增益参数)。

在伺服体系位置模式下,施加力让电机偏转,要是使劲较大且偏转角度较小,辣么就觉得伺服体系刚性强,反之则觉得伺服刚性弱。留意这里我说的刚性,其实更接近相应速率这个概念。从掌握器角度看的话,刚性本来速率环、位置环和时间积分常数组合成的一个参数,它的大小决意机械的一个相应速率。

像松下和三菱伺服都有自动增益功效,平时不需要特别去调整。国产的一些伺服,只能够手工调整。

其实要是你不要求定位快,只要准,在阻力不大的时候,刚性低,也能够做到定位准,只但是定位时间长。因为刚性低的话定位慢,在要求相应快,定位时间短的情况下,就会有定位禁止的错觉。

而惯量形貌的是物体运动的惯性,转动惯量是物体绕轴转动惯性的度量。转动惯量只跟转动半径和物体质量有关。普通负载惯量超过电机转子惯量的10倍,可以觉得惯量较大。

导轨和丝杠的转动惯量对伺服电机传动体系的刚性影响很大,固定增益下,转动惯量越大,刚性越大,越易惹起电机抖动;转动惯量越小,刚性越小,电机越不易抖动。可通过更换较小直径的导轨和丝杆减小转动惯量从而减小负载惯量来到达电机不抖动。

我们晓得平时在伺服体系选型时,除考虑电机的扭矩和额定速率等等参数外,我们还需要先计较得悉机械体系换算到电机轴的惯量,再凭据机械的现实动作要求及加工件质量要求来具体选定具备合适惯量大小的电机。

在调试时(手动模式下),精确设定惯量比参数是充裕发挥机械及伺服体系非常佳效能的条件。

那究竟什么是“惯量般配”呢?

其实也不难理解,凭据牛二定律:

进给体系所需力矩= 体系转动惯量J × 角加快度θ

角加快度θ影响体系的动静特性,θ越小则由掌握器发出指令到体系执行完毕的时间越长,体系反馈越慢。要是θ变更,则体系反馈将忽快忽慢,影响加工精度。

伺服电机选定后非常大输出值固定,要是希望θ的变更小,则J就应该尽管小。 

而上面的,体系转动惯量J=伺服电机的扭转惯性动量JM + 电机轴换算的负载惯性动量JL。

负载惯量JL由事情台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和扭转运动件的惯量折合到马达轴上的惯量组成。JM为伺服电机转子惯量,伺服电机选定后,此值就为定值,而JL则随工件等负载改变而变更。要是希望J变更率小些,则非常好使JL所占比例小些。

这即是通俗意思上的“惯量般配”。

普通来说,小惯量的电机制动性能好,启动,加快停止的反馈很快,高速往复性好,适合于一些轻负载,高速定位的场所。中、大惯量的电机适合大负载、安稳要求对照高的场所,如一些圆周运动机构和一些机床行业。

所以伺服电机刚性过大,刚性不及,普通是要调掌握器增益改变体系相应了。惯量过大,惯量不及,说的是负载的惯量变更和伺服电机惯量的一个相对的对照。


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