Sztywność i sztywność:
Sztywność odnosi się do zdolności materiału lub konstrukcji do przeciwstawiania się odkształceniom sprężystym pod działaniem siły i jest charakterystyką trudności odkształcenia sprężystego materiału lub konstrukcji. Sztywność materiału zwykle mierzy się za pomocą modułu sprężystości E. W zakresie makrosprężystości sztywność jest proporcjonalnym współczynnikiem obciążenia częściowego i przemieszczenia, czyli siły potrzebnej do spowodowania przemieszczenia jednostki. Jego odwrotność nazywa się elastycznością, przemieszczeniem spowodowanym siłą jednostkową. Sztywność można podzielić na sztywność statyczną i sztywność dynamiczną.
Sztywność (k) konstrukcji odnosi się do zdolności ciała sprężystego do przeciwstawiania się odkształceniom i naprężeniom.
k = P / δ
P to stała siła działająca na konstrukcję, a δ to odkształcenie spowodowane siłą.
Sztywność obrotowa (k) konstrukcji obrotowej jest następująca:
k = M / θ
M to moment, a θ to kąt obrotu.
Na przykład rura stalowa jest stosunkowo twarda, generalnie odkształcenie pod działaniem siły zewnętrznej jest niewielkie, podczas gdy gumka jest stosunkowo miękka, a odkształcenie spowodowane tą samą siłą jest stosunkowo duże. Następnie mówimy, że stalowa rura jest sztywna, a gumka jest słaba i elastyczna.
W przypadku zastosowania serwomotoru typowym połączeniem sztywnym jest połączenie silnika i obciążenia przez sprzęgło, natomiast typowym połączeniem elastycznym jest połączenie silnika i obciążenia pasem lub pasem synchronicznym.
Sztywność silnika to odporność wału silnika na zewnętrzne zakłócenia momentu obrotowego. Możemy regulować sztywność silnika w sterowniku serwo.
Sztywność mechaniczna serwomotoru jest związana z prędkością jego reakcji. Ogólnie rzecz biorąc, im większa sztywność, tym większa prędkość reakcji, ale jeśli zostanie ustawiona zbyt wysoko, silnik będzie wytwarzał rezonans mechaniczny. Dlatego w ogólnych parametrach serwonapędu prądu przemiennego istnieją opcje ręcznej regulacji częstotliwości odpowiedzi. Dostosowanie częstotliwości odpowiedzi zgodnie z punktem rezonansowym maszyny wymaga czasu i doświadczenia personelu zajmującego się debugowaniem (w rzeczywistości dostosowania parametrów wzmocnienia).
W trybie pozycjonowania serwomechanizmu silnik jest odchylany przez przyłożenie siły. Jeśli siła jest duża, a kąt odchylenia jest mały, wówczas układ serwo uważa się za sztywny, w przeciwnym razie układ serwo uważa się za słaby. Ta sztywność jest bliższa koncepcji szybkości reakcji. Z punktu widzenia sterownika sztywność jest w rzeczywistości parametrem składającym się z pętli prędkości, pętli pozycji i stałej całkowania w czasie. Jego rozmiar determinuje szybkość reakcji maszyny.
Ale jeśli nie potrzebujesz szybkiego pozycjonowania i potrzebujesz tylko dokładności, wtedy gdy opór jest mały, sztywność jest niska i możesz uzyskać dokładne pozycjonowanie, ale czas pozycjonowania jest długi. Ponieważ pozycjonowanie jest powolne, gdy sztywność jest niska, złudzenie niedokładnego pozycjonowania będzie istnieć w przypadku szybkiej odpowiedzi i krótkiego czasu pozycjonowania.
Moment bezwładności określa bezwładność ruchu obiektu, a moment bezwładności jest miarą bezwładności obiektu wokół osi. Moment bezwładności jest związany tylko z promieniem obrotu i masą obiektu. Ogólnie rzecz biorąc, bezwładność obciążenia jest ponad 10 razy większa niż bezwładność wirnika silnika.
Duży wpływ na sztywność układu napędowego serwomotoru ma moment bezwładności prowadnicy i śruby pociągowej. Przy stałym wzmocnieniu, im większy jest moment bezwładności, tym większa sztywność, tym łatwiej wywołać drgania silnika; im mniejszy moment bezwładności, tym mniejsza sztywność, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że silnik będzie się trząść. Może zmniejszyć moment bezwładności, zastępując szynę prowadzącą i drążek śrubowy o mniejszej średnicy, tak aby zmniejszyć bezwładność obciążenia i uniknąć drgań silnika.
Generalnie przy doborze układu serwo, oprócz uwzględnienia parametrów takich jak moment obrotowy i znamionowa prędkość obrotowa silnika, musimy również obliczyć bezwładność przeliczoną z układu mechanicznego na wał silnika, a następnie dobrać silnik o odpowiedniej bezwładności rozmiar zgodnie z rzeczywistymi wymaganiami dotyczącymi działań mechanicznych i wymaganiami jakościowymi obrabianych części.
W debugowaniu (tryb ręczny), prawidłowe ustawienie parametrów współczynnika bezwładności jest przesłanką zapewnienia pełnej gry dla najlepszej wydajności układów mechanicznych i serwo.
Co to jest dopasowanie bezwładności?
Zgodnie z prawem Niu Er:
Wymagany moment obrotowy układu podającego = moment bezwładności układu J × przyspieszenie kątowe θ
Im mniejsze przyspieszenie kątowe θ, tym dłuższy czas od sterownika do końca działania układu i wolniejsza odpowiedź układu. Jeśli θ ulegnie zmianie, odpowiedź systemu zmieni się szybko i powoli, co wpłynie na dokładność obróbki.
Po wybraniu serwomotoru maksymalna wartość wyjściowa pozostaje niezmieniona. Jeśli chcesz, aby zmiana θ była mała, to J powinno być jak najmniejsze.
Moment bezwładności układu J = moment bezwładności obrotu serwomotoru JM + moment bezwładności obciążenia konwersji wału silnika JL.
Bezwładność obciążenia JL składa się z bezwładności stołu roboczego, uchwytu, przedmiotu obrabianego, śruby, sprzęgła i innych liniowych i obrotowych części ruchomych przekształconych na bezwładność wału silnika. JM to bezwładność wirnika silnika serwo. Po wybraniu serwomotoru wartość ta jest wartością stałą, natomiast JL zmienia się wraz ze zmianą obciążenia obrabianego przedmiotu. Jeśli chcesz, aby tempo zmian J było mniejsze, lepiej zmniejszyć proporcję JL. Ogólnie rzecz biorąc, silnik o małej bezwładności ma dobrą skuteczność hamowania, szybką reakcję na rozruch, przyspieszenie i zatrzymanie oraz dobrą pracę posuwisto-zwrotną przy dużej prędkości, która jest odpowiednia dla niektórych przypadków pozycjonowania przy niewielkim obciążeniu i dużej prędkości. Silniki o średniej i dużej bezwładności są odpowiednie dla dużych obciążeń i wysokich wymagań stabilności, takich jak niektóre mechanizmy ruchu kołowego i niektóre branże obrabiarek.
Zatem sztywność serwomotoru prądu przemiennego jest zbyt duża, a sztywność nie wystarczająca. Ogólnie rzecz biorąc, wzmocnienie serwomechanizmu AC powinno być regulowane w celu zmiany odpowiedzi systemu. Bezwładność jest zbyt duża, a bezwładność niewystarczająca. Jest to względne porównanie zmiany bezwładności obciążenia z bezwładnością serwomotoru prądu przemiennego.
Ponadto należy wziąć pod uwagę wpływ reduktora na sztywne obciążenie: skrzynia biegów może zmienić dopasowanie bezwładności. Generalnie, gdy stosunek bezwładności obciążenia do silnika jest większy niż 5, uważa się, że reduktor poprawia dopasowanie bezwładności. Współczynnik bezwładności jest odwrotnie proporcjonalny do kwadratu współczynnika opóźnienia.
Czas postu: Wrz-02-2020