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浅论伺服电机的惯量JM是什么
发布时间:2020-6-15 14:21:00   来源:杭州三科变频技术有限公司   人气值:

      伺服电机的选择都要求惯量匹配,有的要求伺服电机的惯量和负载的惯量为1:3,也有说1:5的,其实惯量跟伺服电机是没有很大的关系的,主要关注的是负载响应速度,对高速的响应,惯性比较小,反之较高,一般高速响应系统采用1/2或1/3,1/4至1/5,伺服电机有三种惯性,你可以选择,如果没有匹配,就必须选择较大的电机,在实际应用中可以通过传动比实现惯性匹配问题,具体方法如下:

  

      1、利用传动比可以实现电机与负载的惯量匹配

 

      2、如何实现电机的转动惯量与负载的转动惯量的匹配?

   

      3、大多数情况下电机的转动惯量总是小于负载的转动惯量

 

      电机的惯量×α=负载的惯量/传动比的平方

 

      传动比的平方=负载惯量/电机惯量×α


      4、在电机拖动系统中,电机的转动惯量与负载的转动惯量没有必然的联系


      5、α为伺服惯量JM是系统惯量JL的倍数,α增大时系统惯量中伺服惯量JM的比例减小,系统加速度提高.


      6、所以传动比就是实现电机惯量与负载惯量匹配的“变换器”


      7、所以传动比是否合适,以系统是否实现惯量匹配为标准!


      在交流伺服电机系统软件的型号选择和调节中,常常碰到惯性力难题!那么什么是惯性配对呢?


  1 .根据牛顿的第二定律,“进给系统所需的转矩T =系统惯性矩J ×角加速度θ角加速度θ影响系统的动态特性,θ越小,从控制器发出指令到系统的执行完成的时间就越长,系统反应越慢。 θ变化时,系统的反应急剧变慢,影响加工精度。 电机选定后的最大输出t的值不会变化,所以如果希望θ的变化较小,请尽量减小j。


   2.进给轴的总惯性“J=伺服电机的旋转惯性力矩JM +电机轴换算的负载惯性力矩JL负载惯性JL,(以工具机为例)将安装在工作台和上面的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转运动件的惯性换算成电机轴的惯性 JM是伺服电机的转子惯性,选择了伺服电机后,值一定,JL会根据工件等的负载变化而变化。 如果想减小j的变化率,最好减小JL所占的比例。 这就是一般意义上的“惯性匹配”。


      知道了什么是惯性匹配,山社电机分析了这一现象的具体表现


  1、在伺服系统的选择中,除了考虑电机的转矩和额定转速外,还需要计算机械系统对电机轴的惯性,然后根据机床的实际动作要求和工件的质量要求选择具有适当惯性的电机。


  2、在调试过程中(手动模式),正确设置惯性比参数是充分发挥机械和伺服系统最佳效率的前提。这一点在要求高速度和高精度的系统中非常突出(伺服惯性比参数为1-37,JL/JM)。这样,就有了惯性匹配的问题!


      那惯性匹配具体有什么影响又如何确定呢?


  1、影响:传动惯性影响伺服系统的精度、稳定性、动态响应,惯性大,系统机械常数大,响应速度慢,系统固有频率降低,容易产生共振,从而限制伺服带宽,影响伺服精度和响应速度,适当增加惯性只有在提高低速爬行时才能达到,因此机械设计应在不影响系统刚度的前提下,将惯性降到最小。


  2、确定:在测量机械系统动态特性时,惯性越小,系统响应的动态特性越好;惯性越大,电机(如:步进电机)负载越大,控制难度越大,但机械系统的惯性需要与电机的惯性匹配。不同的机构,惯性匹配原理有不同的选择和性能。


      例如,当数控中心机床通过伺服电机进行高速切削时,当负载惯性增加时就会发生:1)。当控制命令改变时,电机需要更多的时间来达到新命令的速度要求;2)。当机器沿两轴进行圆弧曲线快速切割时,会出现较大的误差。


     a.一般的伺服电机状态,当jl与jm有问题时,上述情况不会发生。


     b.当JL = 3×JM时,电机的可控性会略有降低,但不会影响正常的金属切削。(高速曲线切割一般推荐JL JM)


     c.当jl3jm时,电机的可控性明显降低,在高速曲线切割中会显著降低


       不一样的机械设备功效和生产加工品质规定对JL和JM中间的关联有不一样的规定,必须依据机械加工制造特点和生产加工品质规定明确惯性力配对。