Уламжлалт серво сонголтын хувьд инерцийн харьцааг ихэвчлэн улаан шугам гэж үздэг: санал болгож буй хэмжээнээс давж, систем хэлбэлзэх, хэт давах эсвэл тогтворжуулахад хэцүү болно. Гэсэн хэдий ч идэвхжүүлэгчийг солих үед а хүрээгүй момент мотор ба дамжуулалтыг шууд хөтөчөөр сольсон тул энэ улаан шугамын цаадах логик үндсэндээ өөрчлөгддөг. Хүрээгүй шууд хөтчийн хатуу холболт нь инерцийн харьцааг тогтвортой байдлын асуултаас 'тогтвортой байж чадах уу?'- динамик чадварын асуулт-'хурдан хурдалж чадах уу?' руу шилжүүлдэг. Энэ шилжилтийг ойлгох нь хүрээгүй эргэлтийн моментийн хөдөлгүүрийн ачаалал ба хөдөлгүүрийн инерцийн харьцааг зөв тооцоолох, тайлбарлах урьдчилсан нөхцөл юм.
1. Инерцийн тохирох харьцаа яг юу вэ?
Ачаалал ба хөдөлгүүрийн инерцийн харьцаа нь хэмжээсгүй тоо бөгөөд моторын тэнхлэгт тусгагдсан нийт ачааллын инерцийг мотор роторын инерцид хуваасан байдлаар тодорхойлогддог .
Энд J ачаалал， тусгагдсан нь хөдөлгүүрийн тэнхлэгт туссан ачааллын эквивалент эргэлтийн инерци, J мотор нь хөдөлгүүрийн роторын өөрийн тэнхлэгийн эргэн тойрон дахь эргэлтийн инерци юм. Хүрээгүй моментийн моторын хувьд J моторыг ихэвчлэн моторын мэдээллийн хуудсанд өгөгдсөн 'роторын инерци'-ээс авдаг бөгөөд хэрэглэгчийн ротор дээр суурилуулсан зангилаа, фланц зэрэг хэсгүүдийг оруулаагүй болно.
Инерцийн харьцаа нь хурд-гогцооны зурвасын өргөн болон системийн эвдрэлд хариу өгөх хурдыг шууд хязгаарладаг тул чухал юм. Инерцийн харьцаа их байх тусам ачаалал 'хүнд' гарч ирэх тусам хөдөлгүүр нь ачааллын хөдөлгөөний төлөвийг өөрчлөхөд хэцүү бөгөөд тогтвортой ашиглах ашиг тусын хүрээ нарийсдаг. Редуктор бүхий ердийн серво архитектурт хэт их инерцийн харьцаа нь дамжуулагчийн гинжин хэлхээний уян хатан байдал, суналт, өдөөх хэлбэлзэлтэй хослуулж болно.
2. Хүрээгүй шууд хөтчийн оруулсан түлхүүр өөрчлөлт: Хатуу холболт нь 'Аюулгүй бүс'-ийг дахин бичдэг.
Уламжлалт серво системд инерцийн харьцааг 5:1-ээс 10:1-ийн хооронд чанд сахих шаардлагатай нэг чухал шалтгаан нь холбогч, бүс, араа зэрэг уян харимхай элементүүд мотор ба ачааллын хооронд байрладаг явдал юм. Ачааллын инерци их байх тусам дамжуулах гинжин хэлхээний резонансын давтамж бага байх ба резонансын давтамжийн ойролцоо систем тогтворгүй болдог.
Хүрээгүй моментийн мотор нь ачааг шууд хөдөлгөх үед ротор ба ачаа нь ихэвчлэн хатуу эсвэл бараг хатуу холбогдсон байдаг - ротор нь ачааллын босоо ам руу шууд бэхлэгдсэн эсвэл дарагдсан байдаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд бууруулагч эсвэл уян дамжуулагч элемент байхгүй. Энэ нь уламжлалт дамжуулалтын гинжин хэлхээний уян хатан байдал, хоцролтыг арилгаж, системийн механик резонансын давтамжийг ихээхэн нэмэгдүүлж, улмаар зөвшөөрөгдөх инерцийн харьцааны хүрээг ихээхэн өргөжүүлдэг. Шууд хөтлөгчтэй мотор үйлдвэрлэгчийн цагаан цаасан дээр уламжлалт серво програмууд нь ачааллын инерцийг моторын инерцээс хэд дахин их байлгахыг зөвшөөрдөг бол шууд хөтөч нь хэдэн зуу, бүр хэдэн мянган инерцийн харьцааг зөвшөөрдөг болохыг тэмдэглэжээ . Derui Precision-ийн шууд хөтөч сонгох гарын авлага нь илүү тодорхой лавлагаа өгдөг: бага хурдтай шууд хөтөчтэй програмуудад инерцийн харьцаа 1:150 хүрч чаддаг бол өндөр хурдны шууд хөтөчтэй програмуудад үүнийг 1:10 дотор байлгахыг зөвлөж байна.
Энэ нь хүрээгүй эргүүлэх моментийн моторын хувьд инерцийн харьцааг тооцоолох арга өөрчлөгдөөгүй, харин түүний 'дамжих босго' болон түүнийг тайлбарлах арга нь өөрчлөгдсөн гэсэн үг юм . Уламжлалт серво системд 'хэт өндөр' гэж дүгнэгдэх инерцийн харьцаа нь хатуу шууд хөтөч дээр бүрэн зөвшөөрөгдөх боломжтой. Энэ үед инерцийн харьцааны гол ач холбогдол нь 'хэлбэлзэх үү?'-г дүгнэх биш харин 'хурдасгахад хангалттай хурдтай юу' гэж дүгнэх явдал юм.
3. Тооцооллын үе шатууд: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс харьцаа хүртэл
Инерцийн тохирох харьцааны тооцоог таван үе шатанд хувааж болно. Зөвхөн нэг үндсэн зарчим байдаг: бүх хэлбэрийн хөдөлгөөний инерцийг нэгтгэхээсээ өмнө эцэст нь моторын тэнхлэгт нэгдмэл байдлаар тусгах ёстой..
Алхам 1: Бүх хөдөлж буй эд ангиудыг тодорхойлох . Эргэдэг холболтын хувьд үүнд ихэвчлэн моторын ротор, ротор дээр шууд суурилуулсан зангилаа эсвэл фланц, ачааны их бие, бууруулагч эсвэл дамжуулах механизмаар холбогдсон аливаа төгсгөлийн масс орно. Шугаман хөдөлгөөн (тугалган эрэг эсвэл тавиур гэх мэт) бүхий системүүдийн хувьд шугаман хөдөлгөөнт массыг мөн эргэлтийн инерц гэж тусгах ёстой.
· Хатуу цилиндр (төв тэнхлэгийн орчим) :
· Хөндий цилиндр (төв тэнхлэгийн орчим) :
.
· Тэгш өнцөгт призм (массын төвөөр дамжин өнгөрөх тэнхлэг, нэг нүүрэнд перпендикуляр) :
, энд a ба b нь тухайн тэнхлэгт перпендикуляр хоёр талын урт юм.
Тогтмол бус хэлбэртэй эсвэл олон хэсгээс угсарсан ачааны хувьд ачааллыг хэд хэдэн ердийн геометрийн биед хувааж, тусад нь тооцоолж, дараа нь нэгтгэж болно. Арилжааны CAD програм хангамж нь ихэвчлэн тодорхой тэнхлэгийн дагуу хэсгийн инерцийн моментийг шууд гаргаж чаддаг; инженерийн практикт үүнийг илүүд үзэх хэрэгтэй.
Алхам 3: Шугаман хөдөлгөөнт массыг тусгах . Хэрэв систем нь эргэлтийн хөдөлгөөнөөр удирддаг шугаман хөдөлгөөнт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг (тугалганы шургаар удирддаг гулсуурын шат гэх мэт) агуулж байвал моторын тэнхлэгт тусгагдсан эквивалент инерц нь:
Энд p нь хөдөлгүүрийн нэг эргэлт (м / эргэлт) -д тохирох шугаман шилжилт юм.
Алхам 4: Бууруулах харьцааг зохицуул. Хэрэв бол бууруулагч байхгүй хүрээгүй эргүүлэх момент ба ачаалал (шууд хөтлөгч) хооронд i=1 байх ба тусгах шаардлагагүй болно. Хэрэв хооронд нь бууруулах харьцаатай дамжуулах механизм байгаа бол i ачааллын талын инерцийг i⊃2-т хуваах ёстой; моторын босоо ам руу тусах үед:
Бууруулах харьцаа их байх тусам ачааллын инерци 'бага' гарч ирнэ; Энэ нь бууруулагч нь инерцийг тохируулах үндсэн шалтгаан юм. Хүрээгүй моментийн моторын ердийн хэрэглээ нь шууд хөтлөгчтэй тул энэ алхамыг ихэвчлэн алгасаж болно, гэхдээ яг ийм учраас өөрчлөгдөөгүй харагдаж байна. хөдөлгүүрийн босоо амны төгсгөлд ачааллын инерци
Алхам 5: Хөдөлгүүрийн роторын инерцийг нийлж, хуваана. . Моторын тэнхлэгт туссан бүх инерцийг нэмж J ачааллыг, тусгалаа олж, дараа нь хөдөлгүүрийн мэдээллийн хуудаснаас хувааж J мотороор инерцийн тохирох харьцааг гарга.
4. Хүрээгүй моторын тооцооллын практик хил хязгаар: 'Мотор ротор' хаана төгсдөг вэ?
Хүрээгүй эргэлтийн мотор нь орон сууц эсвэл бэлэн босоо амгүй; ротор нь хэрэглэгч механик бүтцэд нэгтгэх ёстой бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Мотор үйлдвэрлэгчээс өгсөн 'роторын инерци' нь ихэвчлэн зөвхөн роторын их биеийг (байнгын соронз, роторын буулга гэх мэт) хамардаг. Зарчмын хувьд адаптерийн фланц, хавчих ханцуй, зангилаа болон хэрэглэгчийн ачааллыг ротор руу холбохын тулд роторт шууд бэхэлсэн аливаа массыг ачааллын талын инерци гэж тооцох ёстой.'хөдөлгүүрийн инерцийн' хэсэг биш харин
Математикийн хувьд энэ нь харьцааг өөрчилдөггүй - фланцыг 'мотор' эсвэл 'ачаалал' гэж тооцсон эсэхээс үл хамааран моторын роторын инерцид хуваагдсан нийт инерцийн үр дүн ижил байна, учир нь хуваагч нь үргэлж моторын биеийн роторын инерци юм. Гэхдээ энэ нь инженерийн дүгнэлтэд ач холбогдолтой юм : Инерцийн харьцаа өндөр талд байгааг олж харвал хамгийн түрүүнд шалгах зүйл бол ротортой шууд холбогдсон нэмэлт масс юм , учир нь энэ нь ротортой хамт хурдасч, инерцийн харьцаанд хамгийн их хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд ихэвчлэн хөнгөн хийцээр хамгийн амархан бууруулж болох хэсэг юм.
5. Санал болгож буй мужууд: Нэг хэмжээст тохирох тоо биш харин хувилбаруудыг хар.
Инерцийн тохирох харьцааны 'тохирох утга' нь дамжуулах хэлбэр, динамик шаардлагаас ихээхэн хамаардаг. Дараахь хүснэгтэд сонголт хийх явцад байршил тогтоохын тулд янз бүрийн эх сурвалжаас авсан инженерийн лавлагааг нэгтгэсэн болно.
Сценари |
Лавлах инерцийн харьцааны муж |
Тайлбар |
Уламжлалт серво + бууруулагч/бүс |
5:1 дотор (өндөр динамик); 10:1 дотор (ерөнхий) |
Дамжуулалтын уян хатан чанар, урвуу цохилтоор хязгаарлагдах; хэт өндөр байвал хэлбэлзэл өндөр байх магадлалтай |
Frameless шууд хөтөч, өндөр динамик / өндөр зурвасын өргөн |
≤ 5:1 |
Хурдан тунадас, бага хэтрүүлэхийг эрмэлздэг; инерцийн харьцааг аль болох бага байлгах |
Frameless шууд хөтөч, үйлдвэрлэлийн ерөнхий хэрэглээ |
5:1-ээс 10:1 хүртэл |
Хариу арга хэмжээ болон ачааллын багтаамжийн хоорондын тохироо |
Frameless шууд хөтөч, бага хурд/их инерци |
Араваас нэг хүртэл эсвэл түүнээс дээш хүртэл тайвширч болно |
Хатуу шууд хөтөч нь хүлцэл өндөртэй боловч хурдатгалын чадвар болон зурвасын өргөн буурах болно |
Хүснэгт дэх жаазгүй шууд хөтөчийн '≤5:1' ба '5:1–10:1' утгууд нь үйлдвэрлэгчдийн инженерийн зөвлөмжөөс гаралтай бөгөөд тодорхой динамик гүйцэтгэлийн шаардлага бүхий холболт эсвэл эргэлтэт хүснэгтэд хамаарна. Ачааллын инерци нь моторын инерцээс хамаагүй их бөгөөд програм нь өөрөө өндөр зурвасын өргөнийг шаарддаггүй тохиолдолд хатуу шууд хөтөч нь маш өндөр инерцийн харьцаатай тогтвортой ажиллах боломжтой - өртөг нь хурдатгалын чадвар нь тогтвортой байдлаас илүү моторын оргил моментоор хязгаарлагддаг . Энэ тохиолдолд инерцийн харьцаа нь 'хурдатгалын чадамжийн хэмжигдэхүүн'-тэй илүү төстэй байдаг: харьцааны эсрэг ( J мотор /J нийт ) 1-д ойртох тусам моторын инерцийн нийт инерцид эзлэх хувь өндөр байх ба ижил оргил момент үүсгэж болох өнцгийн хурдатгал их байх болно.
6. Тооцооллын хялбаршуулсан жишээ
Шууд хөтлөгчтэй эргэдэг холбоосыг авч үзье: хүрээгүй эргүүлэх моментийн моторын роторын инерци нь
. Ротор дээр 0.5 кг жинтэй, 0.04 м радиустай хөнгөн цагаан хайлшаар хийсэн зангилаа суурилуулсан; зангилаанд бэхлэгдсэн ачааллыг 3 кг масстай, 0.08 м радиустай цул цилиндр хэлбэрээр ойролцоогоор тооцоолж болно. Энэ нь бууруулагчгүй шууд хөтлөгчтэй.
Төвийн инерци:
Ачааллын инерци:
Нийт туссан инерци:
Инерцийн тохирох харьцаа:
Хэрэв энэ харьцаа холбогчтой уламжлалт серво системд гарч ирсэн бол ашиглалтад оруулахад хэцүү байх болно. Гэсэн хэдий ч хатуу шууд хөтлүүрт үүнийг хүлээн зөвшөөрөх эсэх нь хэрэглээний шаардлагаас хамаарна: хэрэв холбоос нь зөвхөн харьцангуй бага өнцгийн хурдатгалтай дунд болон бага хурдтай байрлалыг гүйцэтгэх шаардлагатай бол 51:1 нь тогтворгүй байдалд хүргэх шаардлагагүй; хэрэв хэрэглээ нь миллисекундын түвшний суулт эсвэл өндөр давтамжийн харилцан хөдөлгөөнийг шаарддаг бол ачааллын массыг багасгах, ачааллын радиусыг багасгах, эсвэл илүү том роторын инерци бүхий моторын загварыг сонгох замаар харьцааг 10: 1 эсвэл бүр 5: 1 хүртэл бууруулна. Тооцоолол нь зөвхөн 'харьцаа юу вэ' гэж хариулдаг; 'Энэ харьцааг ашиглах боломжтой эсэх'-ийг дамжуулалтын хөшүүн чанар болон динамик гүйцэтгэлийн шаардлагуудтай хослуулан хариулах ёстой.
Дүгнэлт
Хүрээгүй эргүүлэх моментийн хөдөлгүүрийн ачааллын инерцийн харьцааг тооцоолох зам нь тодорхой байна: инерцийн эх үүсвэрүүдийг жагсаах → геометрийн томъёо эсвэл CAD ашиглан утгыг олж авах → шугаман хөдөлгөөн ба бууралтын харьцааг тусгах → нийлбэр → моторын роторын инерцид хуваана . Тооцооллын үр дүнг тайлбарлах арга нь үнэхээр өөрчлөгдөх ёстой. Хатуу шууд хөтчийн архитектурын дагуу инерцийн харьцаа нь уламжлалт серво системд чанд мөрдөх ёстой 'тогтвортой байдлын улаан шугам' байхаа больсон; Үүний оронд энэ нь хэмжих захирагч юм моторын инерц нийт инерцид хэр их байгааг . Энэ нь танд 'энэ нь хэлбэлзэх үү?'-г шууд хэлэхгүй, харин 'хөдөлгүүрийн эргүүлэх моментоор хурдатгалын даалгаврын хэдийг шууд хариуцах ёстойг' хэлж өгдөг. Хүрээгүй моментийн моторт инерцийг тохируулах зөв арга бол эхлээд харьцааг тодорхой тооцоолж, дараа нь T=Jα руу буцан хурдатгалын чадварыг шалгах явдал юм.
