刚性是指材料或结构在受力时抗弹性变形的能力,反映材料或结构的弹性变形的难易度。通常用弹性模量E来度量材料的刚度。刚度是宏观弹性范围内各部件的载荷与位移的比例系数,即引起单元位移所需要的力。其倒数叫做柔度,也就是单位力产生位移。刚性可以分为静态刚度和动态刚度。
建筑的刚度(k)是指弹性体抗形变拉伸的能力。
k=P/δ
指作用在结构上的乐鱼leyu官网登陆,而δ是由力引起的变形。
旋转机构旋转刚度(k)为:
k=M/θ
在这里,M是施加的扭矩,θ是旋转角。
举例来说,我们知道钢管较硬,一般受外力形变小,而橡皮筋较软,受到等力所造成的变形较大,那么我们就说钢管的刚性强,橡皮筋的刚性弱,或者橡皮筋的刚性强。
对于伺服电机的应用,通常情况下采用联轴器连接电动机和负载,这种连接方式通常采用刚性连接,而同步带或皮带连接电动机或负载则是典型的柔性连接。
电动机刚体是指电机轴受外部力矩干扰的能力,可通过伺服控制器调节电机刚性。
随动电动机的机械刚度与其响应速度有关。通常刚体越大,其响应速度也越高,但调得过高,就会使电机发生机械共振。因此,一般的伺服功放参数里面都有手动调节响应频率的选择,要根据机械的共振点进行调节,这需要时间和经验(实际上就是调节增益参数)。
当伺服系统定位方式时,施加力使电机偏转,若力矩较大,偏转角较小,则认为伺服系统刚性强,反之则认为伺服刚性弱。请注意我所说的刚性,实际上更接近响应速度的概念。实际上,刚体就是控制器上的一个参数,即速度环、位置环和时间积分常数组合成的参数,其大小决定了机器的一个响应速度。
如松下和三菱伺服均具有自动增益功能,一般无需特殊调整。有些国产伺服,只能手动调节。
事实上如果您不要求快速定位,只要准确,在阻力小,刚性低,还能做到定位准确,只是定位时间长。由于刚性低,定位速度慢,在要求响应速度快、定位时间短的情况下,容易出现定位不准确的错觉。
惯量描述的是物体运动惯性,而转动惯量则是物体旋转轴转动惯性的量度。旋转惯性矩仅取决于物体的旋转半径和质量。普通负荷惯量超过电机转子惯量的10倍,并可视为惯量较大。
在伺服电机传动系统中,导轨和丝杆的转动惯量对其刚度有很大影响,在一定增益下,转矩越大,就越容易引起电机抖动;转动惯量越小,电机的抖动就越容易发生。可以更换更小直径的导轨和丝杆,以减少转动惯量,从而减少负载惯量,以实现电机不抖动。
一般在伺服系统的选型中,除了考虑电机的转矩、额定速度等参数外,还需要首先计算出机械系统的转矩转换到电机轴惯量,再根据机床的实际动作要求和加工件的质量要求来具体选择电机的惯量大小。
使用手动方式进行调试,正确设置惯量比参数是充分发挥机械和伺服系统z优效能的前提。
那么究竟什么叫“习惯匹配”呢?
实际上,不难理解,根据牛二定律:
喂入系统需要的扭矩=系统转动惯量J×角加速度θ。
角度加速度θ对系统的动态特性有影响,θ越小则控制器发出指令到系统完成运行所需的时间越长,系统反应越慢。若θ改变,系统反应就会突然变快或变慢,影响加工精度。
选择伺服电动机后,z大输出值不变,如果希望θ的变化小,那么J应尽可能小。
上边,系统转动惯量J=伺服电机的旋转惯性动量JM+电机轴转换的负载惯性动量JL。
负荷惯性矩JL是由工作台及上装夹和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转运动件的惯量换算成电机轴上的惯量。JM是伺服电机的转子惯量,当伺服电机选择时,这个值是一个定值,JL则随工件等载荷的变化而变化。假如你想让J的变化速度更小,那么将JL的比例缩小。
它被广泛地称为“惯量匹配”。
一般而言,小惯量电动机制动性能好,起动、加速反应迅速,快速往复性好,适用于某些轻负荷、高速定位的场合。在中,大惯量电机适用于大负荷、平稳性要求较高的场合,如某些圆周运动机构和某些机床工业。
因此伺服电机刚性太大,刚性不够,通常是要调整控制器增益改变系统响应。惯性矩太大,惯量不足,指负载的惯性变化和伺服电机惯量的相对比较。