伺服電機(jī)的慣量負(fù)載

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1、伺服電機(jī)的慣量負(fù)載一、進(jìn)給驅(qū)動伺服電機(jī)的選擇　　1.原則上應(yīng)該根據(jù)負(fù)載條件來選擇伺服電機(jī)。在電機(jī)軸上所有的負(fù)載有兩種，即阻尼轉(zhuǎn)矩和慣量負(fù)載。這兩種負(fù)載都要正確地計算，其值應(yīng)滿足下列條件:　　1)當(dāng)機(jī)床作空載運(yùn)行時，在整個速度范圍內(nèi)，加在伺服電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)在電機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，即應(yīng)在轉(zhuǎn)矩速度特性曲線的連續(xù)工作區(qū)?！　?)最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加載周期以及過載時間都在提供的特性曲線的準(zhǔn)許范圍以內(nèi)?！　?)電機(jī)在加速/減速過程中的轉(zhuǎn)矩應(yīng)在加減速區(qū)(或間斷工作區(qū))之內(nèi)?！　?)對要求頻繁起，制動以及周期性變

2、化的負(fù)載，必須檢查它的在一個周期中的轉(zhuǎn)矩均方根值。并應(yīng)小于電機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩。　　5)加在電機(jī)軸上的負(fù)載慣量大小對電機(jī)的靈敏度和整個伺服系統(tǒng)的精度將產(chǎn)生影響。通常，當(dāng)負(fù)載小于電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量時，上述影響不大。但當(dāng)負(fù)載慣量達(dá)到甚至超過轉(zhuǎn)子慣量的5倍時，會使靈敏度和響應(yīng)時間受到很大的影響。甚至?xí)顾欧糯笃鞑荒茉谡Ｕ{(diào)節(jié)范圍內(nèi)工作。所以對這類慣量應(yīng)避免使用。推薦對伺服電機(jī)慣量Jm和負(fù)載慣量Jl之間的關(guān)系如下:????Jl<5×Jm1、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算方法加到伺服電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算公式，因機(jī)械而

3、異。但不論何種機(jī)械，都應(yīng)計算出折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。通常，折算到伺服電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩可由下列公式計算:　　Tl=(F*L/2πμ)+T0　　式中:Tl折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N.M)；　　F：軸向移動工作臺時所需要的力；　　L：電機(jī)軸每轉(zhuǎn)的機(jī)械位移量(M)；To：滾珠絲杠螺母，軸承部分摩擦轉(zhuǎn)矩折算到伺服電機(jī)軸上的值(N.M)；Μ：驅(qū)動系統(tǒng)的效率F：取決于工作臺的重量，摩擦系數(shù)，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡塊(用在垂直軸)。無切削時:F=μ*(W+fg)，切削時:F=Fc+μ*(W+f

4、g+Fcf)。W：滑塊的重量(工作臺與工件)Kg；　　Μ：摩擦系數(shù)；　　Fc：切削力的反作用力；　　Fg：用鑲條固緊力；　　Fcf：由于切削力靠在滑塊表面作用在工作臺上的力(kg)即工作臺壓向?qū)к壍恼驂毫?。　　計算轉(zhuǎn)矩時下列幾點(diǎn)應(yīng)特別注意：　　(a)由于鑲條產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩必須充分地考慮。通常，僅僅從滑塊的重量和摩擦系數(shù)來計算的轉(zhuǎn)矩很小的。請?zhí)貏e注意由于鑲條加緊以及滑塊表面的精度誤差所產(chǎn)生的力矩。　　(b)由于軸承，螺母的預(yù)加載，以及絲杠的預(yù)緊力滾珠接觸面的摩擦等所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩均不能忽略。尤其是小型輕重

5、量的設(shè)備。這樣的轉(zhuǎn)矩回應(yīng)影響整個轉(zhuǎn)矩。所以要特別注意?！　?c)切削力的反作用力會使工作臺的摩擦增加，以此承受切削反作用力的點(diǎn)與承受驅(qū)動力的點(diǎn)通常是分離的。如圖所示，在承受大的切削反作用力的瞬間，滑塊表面的負(fù)載也增加。當(dāng)計算切削期間的轉(zhuǎn)矩時，由于這一載荷而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩的增加應(yīng)給予考慮?！　?d)摩擦轉(zhuǎn)矩受進(jìn)給速率的影響很大，必須研究測量因速度工作臺支撐物(滑塊，滾珠，壓力)，滑塊表面材料及潤滑條件的改變而引起的摩擦的變化。已得出正確的數(shù)值?！　?e)通常，即使在同一臺的機(jī)械上，隨調(diào)整條件，周圍溫度，

6、或潤滑條件等因素而變化。當(dāng)計算負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，請盡量借助測量同種機(jī)械上而積累的參數(shù)，來得到正確的數(shù)據(jù)?！　?.負(fù)載慣量的計算。由電機(jī)驅(qū)動的所有運(yùn)動部件，無論旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的部件，還是直線運(yùn)動的部件，都成為電機(jī)的負(fù)載慣量。電機(jī)軸上的負(fù)載總慣量可以通過計算各個被驅(qū)動的部件的慣量，并按一定的規(guī)律將其相加得到?！　?)圓柱體慣量如滾珠絲杠，齒輪等圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)時的慣量可按下面公式計算:　　J=(πγ/32)*D4L(kgcm2)　　如機(jī)構(gòu)為鋼材，則可按下面公式計算:　　J=(0.78*10-6)*D4L(kgcm2)

7、　　式中:γ材料的密度(kg/cm2)　　D圓柱體的直經(jīng)(cm)　　L圓柱體的長度(cm)　　2)軸向移動物體的慣量工件，工作臺等軸向移動物體的慣量，可由下面公式得出:　　J=W*(L/2π)2(kgcm2)　　式中:W直線移動物體的重量(kg)　　L電機(jī)每轉(zhuǎn)在直線方向移動的距離(cm)　　3)圓柱體圍繞中心運(yùn)動時的慣量如圖所示:　　圓柱體圍繞中心運(yùn)動時的慣量　　屬于這種情況的例子:如大直經(jīng)的齒輪，為了減少慣量，往往在圓盤上挖出分布均勻的孔這時的慣量可以這樣計算:　　J=Jo+W*R2(kgcm2)　

8、　式中:Jo為圓柱體圍繞其中心線旋轉(zhuǎn)時的慣量(kgcm2)　　W圓柱體的重量(kg)　　R旋轉(zhuǎn)半徑(cm)　　4)相對電機(jī)軸機(jī)械變速的慣量計算將上圖所示的負(fù)載慣量Jo折算到電機(jī)軸上的計算方法如下:　　J=(N1/N2)2Jo　　式中:N1N2為齒輪的齒數(shù)　　3.電機(jī)加速或減速時的轉(zhuǎn)矩?　　電機(jī)加速或減速時的轉(zhuǎn)矩　　1)按線性加減速時加速轉(zhuǎn)矩計算如下:　　Ta=(2πVm/60*104)*1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。ta)　　Vr=Vm{1-1/