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  在伺服体系选型及调试中,常会碰到惯量问题。其详细体现为:  在伺服体系选型时,除考虑电机的扭矩和额外速度等等要素外,咱们还需求先核算得知机械体系换算到电机轴的惯量,再依据机械的实践动作要求及加工件质量要求来详细挑选具有适宜惯量巨细的电机;在调试时,正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服体系最佳效能的前提。此点在要求高速高精度的体系上体现尤为突出,这样,就有了惯量匹配的问题。
 

  一、什么是“惯量匹配”?
 

  1、依据牛顿第二定律:“进给体系所需力矩T = 体系传动惯量J × 角加快度θ角”。 加快度θ影响体系的动态特性,θ越小,则由控制器发出指令到体系执行完毕的时刻越长,体系反响越慢。假如θ改变,则体系反响将忽快忽慢,影响加工精度。由于马达选定后最大输出T值不变,假如期望θ的改变小,则J应该尽量小。
 

  2、进给轴的总惯量“J=伺服电机的旋转惯性动量JM + 电机轴换算的负载惯性动量JL。负载惯量JL由(以平面金切机床为例)作业台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋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改变。假如期望J改变率小些,则最好使JL所占份额小些。这就是通俗意义上的“惯量匹配”。
 

  二、“惯量匹配”怎样断定?
 

  传动惯量对伺服体系的精度,稳定性,动态呼应都有影响。 惯量大,体系的机械常数大,呼应慢,会使体系的固有频率下降,简单发生谐振,因此约束了伺服带宽,影响了伺服精度和呼应速度,惯量的适当增大只有在改善低速匍匐时有利,因此,机械规划时在不影响体系刚度的条件下,应尽量减小惯量。 衡量机械体系的动态特性时,惯量越小,体系的动态特性反响越好;惯量越大,马达的负载也就越大,越难控制,但机械体系的惯量需和马达惯量相匹配才行。 不同的组织,对惯量匹配准则有不同的挑选,且有不同的作用体现。 不同的组织动作及加工质量要求对JL与JM巨细关系有不同的要求,但大多要求JL与JM的比值小于十以内。一句话,惯性匹配的断定需求依据机械的工艺特点及加工质 量要求来断定。 对于根底金属切削机床,对于伺服电机来说,一般负载惯量主张应小于电机惯量的5倍。
 

  惯量匹配对于电机选型很重要的,同样功率的电机,有些品牌有分轻惯量,中惯量,或大惯量。其实负载惯量最好仍是用公式核算出来。常见的形体惯量核算公式在从前学的书里都有现成的(能够去查机械规划手册)。 咱们从前做过一实验,在一伺服电机的轴伸,加一大的惯量盘准备用来做测验,结果是:伺服电机低速时停不住,摇头摆尾,不停地振荡怎样也停不下来。 后来改为:在两个伺服电机的轴伸对接加装联轴器,对其间一个伺服电机通电,作为动力即自动,另一个伺服电机作为从动,即做为一个小负载。原来那个摇头摆尾的伺服电机,发动、运动、中止,作业一切正常!
 

  三、惯量的理论核算的功式?
 

  惯量核算都有公式,至于多重负载,比方齿轮又带齿轮,或涡轮蜗杆传动,只需分别算出各滚动件惯量然后相加便是体系惯量,电机选型时主张根椐不同的电机进行选配。 负载的滚动惯量必定是要规划时经过核算算出来拉,假如没有这个值,电机选型必定是不那么合理的,或许必定会有问题的,这是选伺服的最重要的几个参数之一。至于电机惯量,电机样本手册上都有标示。 当然,对某些伺服,能够经过调整伺服的过程测出负载的惯量,作为理论规划中的核算的参阅。毕竟在规划阶段,许多类似摩擦系数之类的参数只能依据经验来猜,不或许精确。 理论规划中的核算的公式:(仅供参阅) 通常将滚动惯量J用飞轮矩GD2来表明,它们之间的关系为
 

  J=mp^2= GD^2/4g
 

  式中
 

  m与G-滚动部分的质量(kg)与重量(N);
 

  D-惯性半径与直径(m);
 

  g=9.81m/s2 -重力加快度 飞轮惯量=速度改变率*飞轮距/375
 

  当然,理论与实践总会有偏差的,有些地区(如在欧洲),一般是选用中间值经过实践测验得到。这样,相对咱们的经验公式要精确一些。不过,在目前仍是需求核算的,也有固定公式能够去查机械规划手册的。
 

  四、关于摩擦系数?
 

  关于摩擦系数,一般电机挑选只是考虑一个系数加到核算过程中,在电机调整时通常都不会考虑。不过,假如这个要素很大,或许讲,足以影响电机调整,有些日系通用伺服,据称有一个参数是用来专门测验的,至于是否好用,自己没有用过,估量应该是好用的。 有网友发贴说,曾有人发生过这样的状况:规划时照搬国外的机器,机械部分声称一样,电机功率放大了50%选型,但是电机转不动。因为样机的机械加工、安装的精度太差,负载惯量是差不多,可摩擦阻力相差太多了,对详细工况考虑不周。 当然,黏性阻尼和摩擦系数不是同一个问题。 摩擦系数是不变值,这点能够经过电机功率给予补偿,但黏性阻尼是变值,经过增大电机功率当然能够缓解,但其实是不合理的。况且没有规划依据,这个最好是在机械状况上解决,没有好的机械状况,伺服调整完全是一句废话。 还有,黏性阻尼跟机械结构规划、加工、安装等相关,这些在选型时是有必要考虑的。并且跟摩擦系数也是休戚相关的,正是因为加工水平不够才造成的摩擦系数不定,不同点相差较大,乃至技术工人安装水平的差异也会导致很大的差异,这些在电机选型时有必要要考虑的。这样,才会有保险系数,当然归根到底仍是电机功率的问题。
 

  五、惯量的理论核算后,微调批改的简单化
 

  或许有些朋友觉的:太杂乱了! 实践状况是,某品牌的产品各种各样的参数已经断定,在满意功率,转矩,转速的条件下,产品类型已经断定,假如惯量仍然不能满意,能否将功率进步一档来满意惯量的要求?  答案是:功率进步能够带动加快度进步的话,应是能够的。
 

  六、伺服电机选型
 

  在挑选好机械传动方案今后,就有必要对伺服电机的类型和巨细进行挑选和确认。
 

  (1)选型条件:一般状况下,挑选伺服电机需满意下列状况:
 

  1.马达最大转速>体系所需之最高移动转速。
 

  2 .马达的转子惯量与负载惯量相匹配。
 

  3接连负载作业扭力≤马达额外扭力
 

  4.马达最大输出扭力>体系所需最大扭力(加快时扭力)
 

  (2)选型核算:
 

  1. 惯量匹配核算(JL/JM)
 

  2. 反转速度核算(负载端转速,马达端转速) 3. 负载扭矩核算(接连负载作业扭矩,加快时扭矩。
 


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