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企業(yè)新聞

進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)(伺服系統(tǒng)的動(dòng)力方法設(shè)計(jì))

發(fā)布時(shí)間:2021-03-15 13:00

伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括:

伺服系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)方法設(shè)計(jì)

伺服電機(jī)型號(hào)和電機(jī)機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)相互匹配。

控制理論方法設(shè)計(jì)-控制器參數(shù)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)

一,慣性匹配:

(1)。等效負(fù)載慣量JL計(jì)算

1.驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的慣性矩:

110813qsbny22ccw26ii6t.jpg旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能:110813y9q6hz78hpff5ftt.jpg根據(jù)節(jié)能:110814h7atkddbzhh629th.jpg推廣到多軸系統(tǒng):110814ytqttho7uungtunu.jpg 2.線性運(yùn)動(dòng)物體的等效慣性矩:

使用螺母驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的示例:

線性運(yùn)動(dòng)臺(tái)的動(dòng)能:

根據(jù)能量守恒,該能量被轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。

110814hkiprhxvyyt5hftk.jpg擴(kuò)展為通用系統(tǒng):110815pvbss82jvyt4bzs8.jpg 3.旋轉(zhuǎn)和線性耦合裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:110815tt77ul1wtrkcn7kr.jpg(2)慣量匹配原理

1.步進(jìn)電機(jī)的慣量匹配條件:

110815vrq3f2gz9i2i7ca2.jpg慣性負(fù)載的最大啟動(dòng)頻率:110815f03l4v8hhj484nz0.jpg 2.交直流伺服電機(jī)的慣量匹配原理:

使用慣性較小的直流伺服電機(jī)的伺服系統(tǒng)

對(duì)于使用大慣量直流伺服電機(jī)的伺服系統(tǒng)

110816zg9vprt8tutkurmt.jpg 2.匹配容量:

(1)計(jì)算等效扭矩

1.計(jì)算等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩[TL]

根據(jù)能量守恒定律:

110816vwz21ei2622i99i9.jpg一些機(jī)械設(shè)備在軸上作用的載荷不止一個(gè)。此時(shí),值為110816v966389m8p0fz04t.jpg 2.計(jì)算等效摩擦轉(zhuǎn)矩[Tf]

由于機(jī)械設(shè)備損失的大部分功率是為了克服摩擦力,因此,基于等效摩擦轉(zhuǎn)矩的機(jī)械效率進(jìn)行粗略估算即可完成任務(wù):

110816eudeenx47zwkbfkn.jpg 3.計(jì)算等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量[Ta]

電動(dòng)機(jī)改變速度時(shí),需要一定的加速轉(zhuǎn)矩。

110817u4faupiqkiookib0.jpg(2個(gè))伺服電機(jī)容量匹配原理

1.步進(jìn)電機(jī)容量匹配

110817ii1a5rrdj6j1ffzy.jpg 2.交流和直流伺服電機(jī)的容量匹配:

直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線分為連續(xù)工作區(qū)域,間歇工作區(qū)域和加減速工作區(qū)域。電機(jī)轉(zhuǎn)矩選擇方法不同。在工程中,根據(jù)電動(dòng)機(jī)加熱條件的等效原理,重復(fù)的短時(shí)工作系統(tǒng)等效于要選擇的電動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作系統(tǒng)。

3,速度匹配

對(duì)于動(dòng)力電動(dòng)機(jī),額定速度越高,電動(dòng)機(jī)尺寸越小,重量越輕。電機(jī)速度越高,傳動(dòng)比越大,這有助于減小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。增加了伺服電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力。因此,電動(dòng)機(jī)通常以高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。然而,機(jī)械裝置在低速和高轉(zhuǎn)矩條件下運(yùn)行,因此有必要在伺服電動(dòng)機(jī)和機(jī)械裝置之間匹配減速器。減速器的減速比應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分析合理選擇。

4.伺服電機(jī)選擇示例:

(1)步進(jìn)電機(jī)選擇示例

工作臺(tái)(托架)的重量為W=2000N,托架導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)為μ=0.06,最大車削切削力為FZ=2150N,y方向的切削分力Fy=2FZ=。 4300N(垂直于導(dǎo)軌),要求切削刀具的進(jìn)給速度v1=10-500mm/min,快速?zèng)_程速度v2=3000mm/min,額定滾珠絲杠直徑d0=32mm,導(dǎo)程tsp=。 6mm,螺絲的總長(zhǎng)度l=1400mm,滑架的最大行程為1150mm,定位精度為±0.01mm,選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。

110817rzkebbrp8a34vr7t.jpg圖4.18步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)1.脈沖等效選擇:

在主要選擇中,三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)角為0.75°/1.5°。步距角θ=0.75°,每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)S=360°/θ=480。根據(jù)脈沖當(dāng)量的定義,首先選擇的脈沖當(dāng)量δ=0.01mm,可得到如下中間齒輪傳動(dòng)比i 。

選擇110817xes68wh03n0sl4h0.jpg小齒輪齒數(shù)Z1=20,Z2=25。模塊m=2

2.計(jì)算等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩

(1)空載時(shí)的等效摩擦轉(zhuǎn)矩Tf

110818vqwpf65qdrifdrp6.jpg(2)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL110818zsektm4e4m4jsba4.jpg 3.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

(1)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jsp

110818cs2hdnd3k9m1nsbh.jpg(2)轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸JW的滑架運(yùn)動(dòng)慣性矩110818dzylyny6yvvorlul.jpg(3)大齒輪Jg2的慣性矩110819vvm3znhdivmbvgg7.jpg(4)小齒輪Jg1的慣性矩110819nppoqbbjpjzjsj8p.jpg 4.電動(dòng)機(jī)型號(hào)

的主要選擇已知TL=241.4(N.cm。),JL=7.76(N.cm. s2),主要電機(jī)型號(hào)為110BF003,

此處可獲得最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Tmax=800,轉(zhuǎn)子慣性Jm=4.7(N.cm. s2)。

110819wi5wsdmw752w9b0a.jpg慣性匹配和容量匹配條件

5.速度驗(yàn)證

(1)檢查快進(jìn)速度

當(dāng)fmax=6000HZ時(shí),檢查步進(jìn)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩-頻率曲線。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm=90(Ncm)Tf=11.46,根據(jù)該頻率,可以計(jì)算最大進(jìn)給率v2。

110820rcs99bnsgk9kgtbk.jpg(2)檢查運(yùn)行速度計(jì)算110820n41i3kpc4i304u0u.jpg總之,您可以選擇這種類型的電動(dòng)機(jī)

(2)DC伺服電動(dòng)機(jī)選擇示例

線性位移脈沖當(dāng)量δ=0.01mm,最大進(jìn)給速度v2=6000mm/min,加速時(shí)間0.2s,移動(dòng)重量W=2000N,移動(dòng)速度6m/min,滑軌之間的摩擦系數(shù)μ=0.065,電機(jī)絲杠直接開車。絲杠的外徑為55mm,因此請(qǐng)選擇合適的DC伺服電機(jī)。

110821snkyvud3k932k5uv.jpg圖4.19直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)

1.根據(jù)脈沖當(dāng)量確定導(dǎo)螺桿和齒輪比。

如果知道δ和編碼器分辨率,則可以知道步距角。

轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)軸110821sf39s77fg69951oq.jpg 2.計(jì)算所需的電動(dòng)機(jī)速度110821fnh3rtp498n80t8n.jpg

編碼器軸的轉(zhuǎn)速

110821sbhs5s8se3hxzsuu.jpg

3.等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

110822hiczutiymkg4at2c.jpg預(yù)緊力F2=F1/3=433.33(N)110822ket4qt45v44btz99.jpg 4.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算移動(dòng)體

傳動(dòng)體

110822n88c1qe8ciif717c.jpg 5.電動(dòng)機(jī)模型的主要選擇

TL=200.45(N.cm),JL=245(kg.cm2),電動(dòng)機(jī)模型的主要選擇稱為CN-800-10,

。

此處可獲得最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TR=830(N.cm),轉(zhuǎn)子慣性Jm=91(kg.cm2)。

110822cvqvvvnvcxq1tttx.jpg 6.計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩Tm。110823a0403o4oubl4boo0.jpg110823q8eg8lges8jiiszs.jpg

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