低惯量与高惯量
那么,伺服电机的低惯量和高惯量是什么意思?有什么区别?
惯性是刚体绕其轴转动的惯量的度量。 它与刚体的质量和相对于转轴的质量分布有关。 刚体是理想状态下的对象不会有任何变化) ,当电机的惯性选择时,也是伺服电机的一个重要指标。 它是指伺服电机转子本身的惯性,对于电机的加减速非常重要。 如果转动惯量不匹配,电机的运动将非常不稳定。
转动惯量=转动半径*质量
低惯性马达是做更扁长,当电机是由高频重复运动,惯性小的小惯性主轴,发热量小。因此,对于低惯性马达使用高频往复运动。但一般的时刻相对较小。
高惯量伺服电机具有较大的转矩,适用于大转矩但往复运动不快的场合。因为高速运动要停车,司机要产生一个很大的反向驱动电压来停车这个大惯性,热量很大。
一般而言,小惯性电机具有良好的制动性能、快速的启停响应、良好的高速往复性能,适用于一些轻载、高速的定位场合,如某些线性高速定位机构。 中大惯性电动机适用于某些圆周运动机构和某些机床行业的重载和高稳定性要求。
如果负载较大或加速度特性较大,但选用了小惯性电机,可能会对电机轴造成太大的损伤,选择应根据载荷大小、加速度大小等因素选择,一般选用手册有相关的能量计算公式。
响应于所述伺服电机的伺服电机驱动控制,电动机转子的惯性的负载惯量的比率的*佳值,不超过五次的*大值。通过设计的机械传动装置,所述负载可以是。
转动惯量与转子惯量之比接近或小于1。当负载惯量真的很大,机械设计不可能使负载惯量与电机转子惯量之比小于5倍时,就可以使用大转子惯量电机,即所谓的大惯量电机。当使用大惯量电机时,要达到一定的响应,驱动器的容量应该更大。
惯量匹配
如上所述,在伺服系统的选型和调试中,经常会遇到惯性问题!
具体表现
1.在伺服系统的选择中,除了电机的转矩和额定转速等因素外,还需要首先计算机械系统对电机轴的惯性,根据机器的实际操作要求和工件的质量要求。
2.在调试时(手动方式),惯性比参数的正确设置是充分发挥机械伺服系统*佳性能的首要问题,这一点在要求高速、高精度(伺服-惯性比比为1-37,JL/JM)的系统中是突出的。这样,就出现了惯性匹配的问题!
那么“惯性匹配”到底是什么呢?
1. 根据牛顿第二定律: 进给系统、转动惯量和角加速度所需的扭矩
角加速度越久影响系统的动态特性,则系统越时间越长,控制器向系统发出指令越长,系统响应越慢。如果温度变化,系统反应将快速且缓慢,以影响加工精度。由于选择了电动机之后的*大输出T值不变,所以如果期望的变化小,则J应尽可能小。
2,总进给轴惯性“J = JM +伺服电机的转动惯量转换为电动机轴的负载惯JL
负载惯量JL由(以机床为例)工作台、安装在工作台上的夹具、直线的惯量和工件、螺钉、联轴器等旋转运动部件的惯量组成,并转化为电机轴的惯量。JM是伺服电机转子的惯性。选择伺服电机后,该值为定值,而JL随工件负载等变化。如果预期J的变化率较小,则*好使JL的比例较小。这就是通俗意义上的“惯性匹配”。
既然我们已经知道惯性匹配是什么,那么如何确定惯性匹配的确切效果呢?
影响
传动惯量对伺服系统的精度、稳定性和动态响应有影响,惯性大,系统的机械常数大,响应慢,系统固有频率减小,谐振容易产生,伺服带宽有限,伺服精度和响应速度受到影响,只有在改善低速蠕变的情况下,才有利于惯性的适当增大,因此在机械设计时尽量减小惯性,不影响系统刚度。
确定
当测量机械系统的动态特性,惯性小,更好的反应系统的动态特性;较大的惯性,更大的负载电机,更加难以控制,但电机的惯性和机械系统的需求相匹配的作业的惯性。不同的机构,惯性匹配不同的选择原则,并有不同的效果表现。例如,CNC机器,用于通过伺服马达的中心,当负载增大惯性,会发生高速切削:
(1)当控制指令改变时,电机需要更多的时间来满足新指令的速度要求。
(2)机床沿双轴圆弧曲线切割时,会产生较大的误差:
通常,当JL为JM时,当JL为JM时,上述问题不会发生;
②当JL = 3×JM,电动机的控制性会略微降低,但不会影响正常的金属切削(高速曲线切割,通常建议JL≦JM);
③当JL≥3×JM时,电机的可控性明显降低,在高速曲线切割中表现突出。
不同的机械作用和加工质量,JL 与 JM 尺寸的关系不同,惯性匹配的确定应根据工艺特点和加工质量要求。