Жорсткість і жорсткість:
Жорсткість відноситься до здатності матеріалу або конструкції протистояти пружній деформації під дією сили і є характеристикою труднощів пружної деформації матеріалу або конструкції. Жорсткість матеріалу, як правило, вимірюється за модулем пружності E. У макропружному діапазоні жорсткість - це пропорційний коефіцієнт часткового навантаження та зміщення, що є силою, необхідною для спричинення зміщення одиниці. Його взаємність називається гнучкістю, переміщенням, спричиненим одиницею сили. Жорсткість можна розділити на статичну і динамічну жорсткість.
Жорсткість (k) конструкції відноситься до здатності пружного тіла протистояти деформації та натягу.
k = P / δ
P - постійна сила, що діє на конструкцію, а δ - деформація, зумовлена силою.
Жорсткість обертання (k) обертової конструкції така:
k = M / θ
M - момент, а θ - кут повороту.
Наприклад, сталева труба порівняно тверда, як правило, деформація під дією зовнішнього зусилля невелика, тоді як гумка порівняно м'яка, а деформація, зумовлена цією ж силою, відносно велика. Тоді ми говоримо, що сталева труба жорстка, а гумка слабка і гнучка.
При застосуванні серводвигуна типовим є жорстке з'єднання для з'єднання двигуна та навантаження за допомогою муфти, тоді як типове гнучке з'єднання полягає у з'єднанні двигуна та навантаження синхронним ременем або ременем.
Жорсткість двигуна - це здатність вала двигуна протистояти зовнішнім перешкодам крутного моменту. Ми можемо регулювати жорсткість двигуна в сервоприводі.
Механічна жорсткість сервомотора пов'язана зі швидкістю реакції. Як правило, чим вища жорсткість, тим вища швидкість відгуку, але якщо вона регулюється занадто високо, двигун буде виробляти механічний резонанс. Тому в загальних параметрах сервоприводу змінного струму існують варіанти ручного регулювання частоти відгуку. Щоб відрегулювати частоту відгуку відповідно до точки резонансу машини, потрібен час та досвід персоналу з налагодження (фактично, регулювання параметрів посилення).
У режимі положення сервосистеми двигун відхиляється, застосовуючи силу. Якщо сила велика, а кут відхилення малий, то сервосистема вважається жорсткою, інакше сервосистема вважається слабкою. Ця жорсткість наближається до поняття швидкості реакції. З точки зору контролера, жорсткість насправді є параметром, що складається із циклу швидкості, контуру положення та інтегральної постійної часу. Його розмір визначає швидкість реакції машини.
Але якщо вам не потрібно швидке позиціонування і потрібна лише точність, тоді, коли опір невеликий, жорсткість низька, і ви можете досягти точного позиціонування, але час позиціонування довгий. Оскільки позиціонування повільне, коли жорсткість низька, ілюзія неточного позиціонування буде існувати у випадку швидкої реакції та короткого часу позиціонування.
Момент інерції описує інерцію руху об’єкта, а момент інерції - це вимірювання інерції об’єкта навколо осі. Момент інерції пов'язаний лише з радіусом обертання та масою об'єкта. Як правило, інерція навантаження більше ніж в 10 разів перевищує інерцію ротора двигуна.
Момент інерції напрямної рейки та ходового гвинта має великий вплив на жорсткість системи приводу сервомотора. При фіксованому коефіцієнті посилення, чим більший момент інерції, тим більша жорсткість, тим легше викликати тремтіння двигуна; чим менший момент інерції, тим менша жорсткість, тим менша ймовірність тремтіння двигуна. Це може зменшити момент інерції, замінивши направляючу рейку і гвинтовий стрижень на менший діаметр, щоб зменшити інерцію навантаження, щоб не було тремтіння двигуна.
Як правило, при виборі сервосистеми, крім врахування таких параметрів, як крутний момент і номінальна швидкість двигуна, нам також потрібно розрахувати інерцію, перетворену з механічної системи на вал двигуна, а потім вибрати двигун з відповідною інерцією розмір відповідно до фактичних вимог до механічної дії та вимог до якості деталей, що обробляються.
При налагодженні (ручний режим) правильне встановлення параметрів коефіцієнта інерції є передумовою повного відтворення найкращої ефективності механічних та сервосистем.
Що таке відповідність за інерцією?
Відповідно до закону Ніу Ера:
Необхідний крутний момент системи подачі = системний момент інерції J × кутове прискорення θ
Чим менше кутове прискорення θ, тим довший час від контролера до кінця виконання системи, і повільніша реакція системи. Якщо θ змінюється, реакція системи змінюватиметься швидко і повільно, що впливатиме на точність обробки.
Після вибору сервомотора максимальне вихідне значення залишається незмінним. Якщо ви хочете, щоб зміна θ було невеликим, тоді J має бути якомога меншим.
Системний момент інерції J = імпульс інерції обертання сервомотора JM + імпульс інерції перетворення валу двигуна JL.
Інерція навантаження JL складається з інерції робочого столу, кріплення, заготовки, гвинта, муфти та інших лінійних та поворотних рухомих частин, перетворених на інерцію вала двигуна. JM - інерція ротора сервомотора. Після вибору серводвигуна це значення є фіксованим, тоді як JL змінюється зі зміною навантаження заготовки. Якщо ви хочете, щоб швидкість зміни J була меншою, краще зменшити частку JL. Взагалі кажучи, двигун з малою інерцією має хороші характеристики гальмування, швидку реакцію на запуск, прискорення і зупинку, а також хороші високошвидкісні поршневі характеристики, які підходять для деяких випадків невеликого навантаження та швидкісного позиціонування. Середні та великі інерційні двигуни підходять для великих навантажень та високих вимог стабільності, таких як деякі кругові механізми руху та деякі верстатні галузі.
Отже, жорсткість серводвигуна змінного струму занадто велика, а жорсткості недостатньо. Як правило, коефіцієнт підсилення сервоприводу змінного струму слід регулювати, щоб змінити реакцію системи. Інерція занадто велика, а інерція недостатня. Це відносне порівняння між зміною інерції навантаження та інерцією серводвигуна змінного струму.
Крім того, слід враховувати вплив редуктора на жорстке навантаження: коробка передач може змінювати відповідність інерції. Як правило, коли відношення інерції навантаження до двигуна більше 5, редуктор вважається таким, що покращує відповідність інерції. Співвідношення інерції обернено пропорційне квадрату коефіцієнта уповільнення.
Час публікації: вересень-02-2020