Paksi servo melaras dengan teruk apabila motor tidak dapat merasakan beban. Nisbah inersia meramalkan bahawa sebelum anda menyentuh keuntungan, dan ia dikira daripada empat nombor yang anda sudah ada.
Mengapa Nisbah Inersia Memutuskan Kejayaan Penalaan
Paksi servo ialah gelung kawalan yang cuba menggerakkan jisim. Gelung hanya boleh berfungsi dengan baik apabila motor dapat merasakan apa yang dilakukan oleh beban. Jika beban jauh lebih berat daripada yang motor jangkakan, motor bergerak sebelum beban bergerak, gelung terlalu membetulkan, dan anda menghabiskan hari melaraskan keuntungan yang tidak pernah menjadi masalah.
Nombor yang menerangkan ketidakpadanan ini ialah nisbah inersia: jumlah inersia beban terpantul dibahagikan dengan inersia pemutar motor sendiri. Kira sebelum anda memesan motor, bukan selepas mesin dibina dan tidak akan mendap.
Muatkan Inersia untuk Silinder Berputar
Untuk silinder pepejal atau berongga yang berputar pada paksinya sendiri, inersia ialah:
J = ½ · m · r²
di mana m ialah jisim dalam kg dan r ialah jejari luar dalam meter. Untuk silinder berongga dengan jejari dalam rᵢ dan jejari luar r₀, gunakan ½ · m · (rᵢ² + r₀²). Skru bebola dianggap sebagai silinder pepejal diameter akarnya, yang melebihkan sedikit inersia dan merupakan arah yang selamat untuk saiz.
Kira jisim daripada geometri dan bukannya daripada berat katalog, kerana angka katalog termasuk hujung yang dimesin dan boleh berbeza daripada panjang model sebanyak beberapa peratus. Untuk keluli, jisim = π · r² · L · 7850.
Muatkan Inersia untuk Jisim Bergerak pada Skru Bola
Meja, slaid atau gantri yang bergerak secara linear pada skru mempunyai inersia berputar yang setara pada skru:
J = m · (p / 2π)²
di mana m ialah jisim bergerak dalam kg dan p ialah plumbum skru setiap pusingan dalam meter. Ini adalah formula tunggal yang paling berguna untuk pereka mesin, kerana ia menunjukkan bahawa inersia jatuh dengan kuasa dua plumbum. Mengurangkan separuh plumbum mengurangkan inersia pantulan jisim bergerak kepada satu perempat, dengan kos menggandakan kelajuan yang diperlukan untuk kadar suapan yang sama.
Jumlah inersia beban pada aci motor ialah jumlah inersia skru dan inersia jisim bergerak, ditambah sebarang takal atau inersia gandingan.
Inersia Terpantul Melalui Kotak Gear
Jika pengurang terletak di antara motor dan beban, inersia beban dibahagikan dengan kuasa dua nisbah:
J_dicerminkan = J_beban / i²
Inilah sebabnya mengapa kotak gear adalah pembaikan standard untuk paksi dengan terlalu banyak inersia. Pengurang 10:1 memotong inersia beban yang dipantulkan dengan faktor seratus. Kosnya ialah kelajuan dan sedikit tindak balas tambahan, yang lebih penting pada paksi kedudukan berbanding paksi suapan.
Ingat bahawa inersia kotak gear itu sendiri mencerminkan kepada motor pada 1:1, jadi kotak gear yang besar boleh menafikan sebahagian daripada manfaat pada nisbah yang rendah.
Apakah Nisbah untuk Dituju
| Nisbah (beban: motor) | Maksud praktikal | Apabila ia boleh diterima |
|---|---|---|
| 1:1 hingga 3:1 | Mudah ditala, tindak balas kaku, penyelesaian cepat. | Sasaran lalai untuk paksi kedudukan |
| 3:1 hingga 5:1 | Boleh ditala dengan penalaan automatik biasa. Kehilangan sedikit lebar jalur. | Kebanyakan kapak mesin |
| 5:1 hingga 10:1 | Memerlukan penalaan manual. Masa penyelesaian bertambah, overshoot muncul. | Paksi dinamik rendah, suapan perlahan, tiada pembalikan pantas |
| Lebih 10:1 | Sukar untuk distabilkan. Resonans dan bunyi yang boleh didengar pada kelajuan. | Hanya dengan kotak gear atau motor yang lebih besar |
Jalur ini menggunakan kereta api mekanikal yang tegar. Tali pinggang panjang, gandingan fleksibel atau skru dengan pukulan belakang berkelakuan seperti spring antara motor dan beban, yang menjadikan nisbah rendah berkelakuan lebih buruk daripada angka yang dicadangkan. Betulkan mekanik sebelum mengejar nisbah.
Gejala Nisbah Buruk
Nisbah yang terlalu tinggi mengumumkan dirinya dengan cara yang mudah disalah diagnosis:
- Kedengaran rengekan atau geraman pada kelajuan tertentu, yang merupakan resonans dan bukannya masalah galas.
- Terlalu banyak pada berhenti yang tidak boleh ditala tanpa membuat paksi lembap.
- Ralat kedudukan yang berkembang dengan pecutan tetapi baik pada suapan malar.
- Penalaan automatik menyelesaikan tetapi meninggalkan keuntungan yang luar biasa rendah.
- Arus undian motor dicapai semasa pecutan dengan hampir tiada beban pada mesin.
Jika dua atau lebih daripada ini muncul bersama, ukur nisbah sebelum menggantikan apa-apa.
Membetulkannya: Kotak Gear, Motor Lebih Besar atau Beban Lebih Ringan
Tiga pilihan, dalam susunan kos dan gangguan menaik:
Kurangkan jisim bergerak.Selalunya paling murah. Kereta yang lebih ringan atau skru yang lebih pendek kadangkala membawa nisbah ke dalam julat tanpa sebarang perubahan perkakasan sama sekali.
Kurangkan petunjuk.Oleh kerana inersia jisim bergerak jatuh dengan segi empat sama plumbum, beralih daripada plumbum 20 mm kepada plumbum 10 mm mengurangkan komponen itu kepada suku. Ini adalah pilihan yang kebanyakan pereka terlepas pandang.
Tambah kotak gear atau motor yang lebih besar.Pengurang membahagikan inersia beban dengan kuadrat nisbahnya, yang jauh lebih berkesan daripada meningkatkan saiz motor. Motor yang lebih besar juga menaikkan inersianya sendiri, yang membantu nisbah tetapi kos semasa dan ruang.
Contoh Kerja: Paksi Skru Bola
Paksi mendatar, skru keluli berdiameter 20 mm, panjang 1,000 mm, membawa gerabak 50 kg, plumbum 10 mm, digandingkan terus kepada servo 400 W dengan inersia rotor sekitar 0.5 × 10⁻⁴ kg·m².
- Jisim skru: π × 0.01² × 1.0 × 7850 ≈ 2.47 kg
- Inersia skru: ½ × 2.47 × 0.01² ≈ 1.24 × 10⁻⁴ kg·m²
- Inersia pengangkutan: 50 × (0.010 / 2π)² ≈ 1.27 × 10⁻⁴ kg·m²
- Jumlah inersia beban: ≈ 2.51 × 10⁻⁴ kg·m²
- Nisbah: 2.51 / 0.5 ≈5:1
Lima hingga satu boleh digunakan dengan penalaan biasa. Jika gerabak meningkat dua kali ganda kepada 100 kg, nisbah akan meningkat kepada kira-kira 7.5:1 dan paksi akan mula menunjukkan overshoot. Menukar paksi yang sama kepada plumbum 5 mm akan menurunkan komponen gerabak kepada suku daripada nilainya dan mengembalikan nisbah hampir 3:1.
Soalan Lazim
Adakah nisbah inersia yang lebih rendah sentiasa lebih baik?
Tidak. Nisbah yang sangat rendah bermaksud motor yang besar berbanding dengan beban, yang memerlukan wang dan arus. Tiga hingga lima berbanding satu ialah tempat manis biasa untuk paksi mesin.
Adakah inersia gandingan penting?
Pada kapak kecil, ya. Gandingan belos logam pada paksi 100 W boleh menjadi pecahan ketara daripada jumlah inersia. Pada paksi 400 W ia biasanya boleh diabaikan.
Bolehkah saya mengukur nisbah dan bukannya mengiranya?
ya. Banyak pemacu boleh menjalankan rutin pengenalan inersia semasa pentauliahan. Gunakan angka yang dikira sebagai semakan silang, kerana nilai yang diukur bergantung pada keadaan mekanikal pada masa pengukuran.
Mengapa nisbah kelihatan lebih teruk selepas menambah kotak gear?
Sama ada inersia kotak gear adalah besar berbanding nisbahnya, atau kotak gear memperkenalkan pematuhan yang dibaca oleh gelung sebagai beban lembut. Semak kedua-duanya sebelum menganggap pengiraan salah.
Hantar Data Axis kepada Kami
Beri kami jisim bergerak, diameter skru, plumbum, lejang dan pecutan yang diperlukan, dan kami akan mengira nisbah dan mengesyorkanmotor servodanpemandugabungan yang meninggalkan margin untuk penalaan. Jika anda sudah membetulkan reka bentuk mekanikal, hantar juga dan kami akan bekerja dari nombor sebenar anda.Hantar data paksi anda.
