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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 伺服電機(jī)實(shí)際應(yīng)用轉(zhuǎn)速200rpm，不使用減速器，也要按負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量小于等于3倍轉(zhuǎn)子慣量嗎 [打印本頁]

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-29 07:30
標(biāo)題: 伺服電機(jī)實(shí)際應(yīng)用轉(zhuǎn)速200rpm，不使用減速器，也要按負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量小于等于3倍轉(zhuǎn)子慣量嗎
一個750w伺服電機(jī)直接驅(qū)動同步輪，同步帶上輸送10kg的物體，速度1m/s，加減速時間都為0.5s，驅(qū)動同步輪s5m直徑68mm，電機(jī)實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速200rpm。計算出負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量是轉(zhuǎn)子慣量的100倍，但是計算出的啟動轉(zhuǎn)矩只有1點(diǎn)幾nm，小于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩2.39，最大轉(zhuǎn)矩8nm。電機(jī)廠家說我們的轉(zhuǎn)動慣量太大了，伺服響應(yīng)性不好。但是我認(rèn)為轉(zhuǎn)速低，不能按轉(zhuǎn)動慣量計算

作者: 冷月梧桐 時間: 2020-3-29 08:48
S5M直徑68mm，打回去重算

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-29 09:46

|冷月梧桐發(fā)表于 03-29 08:48S5M直徑68mm，打回去重算

這不是重點(diǎn)，40齒節(jié)徑63.66不影響計算結(jié)果

作者: 山下敬吾 時間: 2020-3-29 09:55
你認(rèn)為響應(yīng)時間沒問題，那就沒問題。
廠家就提醒你一下，出問題別找它而已。
就這樣。

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-29 11:18

|山下敬吾發(fā)表于 03-29 09:55你認(rèn)為響應(yīng)時間沒問題，那就沒問題。 
廠家就提醒你一下，出問題別找它而已。 
就這樣。

整線的輸送電控調(diào)試不出來，電控和廠家都說負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量太大了，不穩(wěn)定。我是幫同事計算的，我想確認(rèn)我的算法

作者: 機(jī)械——菜鳥 時間: 2020-3-29 11:18
你的出發(fā)點(diǎn)是不是為了省減速器的錢？那用閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)它不香嗎？

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-29 12:12

|機(jī)械——菜鳥發(fā)表于 03-29 11:18你的出發(fā)點(diǎn)是不是為了省減速器的錢？那用閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)它不香嗎？

已經(jīng)決定用86的閉環(huán)步進(jìn)。關(guān)鍵是我這樣計算是否合理，步進(jìn)轉(zhuǎn)動慣量是伺服的5倍，負(fù)載慣量是步進(jìn)的20倍

作者: 山下敬吾 時間: 2020-3-29 13:10
我有點(diǎn)理解樓主的意思了。
你的計算方法應(yīng)該是：線性加速，根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量和加速時間，計算出所需扭矩，然后比較電機(jī)的輸出扭矩，如果小于輸出，就認(rèn)為電機(jī)選型沒有問題。
我簡單計算了一下.
1.直徑68mm帶輪，電機(jī)轉(zhuǎn)速200rpm，
那么皮帶速度應(yīng)該是0.068*3.14*200/60=0.71m/s
似乎有點(diǎn)問題，要1m/s應(yīng)該要60齒95.49那個？
2.皮帶和皮帶輪的慣性懶得查了，我也不知道中心距多少。
僅考慮工件的質(zhì)量。
轉(zhuǎn)動慣量：10*0.034^2=0.012kg*m
角速度：200*3.14*2/60=20.9rad/s
加速時間：t=0.5s
角加速度：α=41.8rad/s^2
所需轉(zhuǎn)矩：41.8*0.012=0.5N*m
也就是說讓10kg工件在0.5s內(nèi)到達(dá)1m/s速度所需的轉(zhuǎn)矩是0.5N*m，
摩擦力算0.2，加上帶輪和皮帶，倒也差不多。

這樣的計算方法沒有問題，但是有一定的局限性。樓主提到了負(fù)載慣量和轉(zhuǎn)子慣量的比值問題，應(yīng)該是了解這個選型限制的：負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比最佳值為為一，最大不可超過五倍。
認(rèn)為自己的計算和這條原則發(fā)生了沖突，事實(shí)證明僅僅依照轉(zhuǎn)矩計算是不行的，那問題出在哪兒呢？
這里涉及到伺服電機(jī)的工作原理，我嘗試解釋一下，并附上參考文獻(xiàn)，想深入了解的話可以去讀一讀。

[1]黃捷建,張靜,李浩,陳順利.伺服電機(jī)負(fù)載慣量比的合理取值[J].微電機(jī),2017,50(11):72-75.
[2]肖瀟,楊金堂,全芳成,李京,田曉波,汪譜發(fā).伺服電機(jī)的選型原則與計算[J].機(jī)床與液壓,2014,42(22):44-46+49.

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-29 13:21

|山下敬吾發(fā)表于 03-29 13:10我有點(diǎn)理解樓主的意思了。 
你的計算方法應(yīng)該是：線性加速，根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量和加速時間，計算出所需扭矩，然后比較電機(jī)的輸出扭矩，如果小于輸出，就認(rèn)為電機(jī)選型沒有問題。 
我簡單計算了一下. 
1.直徑68mm帶輪，電機(jī)轉(zhuǎn)速200rpm， 
那么皮帶速度應(yīng)該是0.068*3.14*200/60=0.71m/s 
似乎有點(diǎn)問題，要1m/s應(yīng)該要60齒95.49那個？ 
2.皮帶和皮帶輪的慣性懶得查了，我也不知道中心距多少。 
僅考慮工件的質(zhì)量。 
轉(zhuǎn)動慣量：10*0.034^2=0.012kg*m 
角速度：200*3.14*2/60=20.9rad/s 
加速時間：t=0.5s 
角加速度：α=41.8rad/s^2 
所需轉(zhuǎn)矩：41.8*0.012=0.5N*m 
也就是說讓10kg工件在0.5s內(nèi)到達(dá)1m/s速度所需的轉(zhuǎn)矩是0.5N*m， 
摩擦力算0.2，加上帶輪和皮帶，倒也差不多。 
 
這樣的計算方法沒有問題，但是有一定的局限性。樓主提到了負(fù)載慣量和轉(zhuǎn)子慣量的比值問題，應(yīng)該是了解這個選型限制的：負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比最佳值為為一，最大不可超過五倍。 
認(rèn)為自己的計算和這條原則發(fā)生了沖突，事實(shí)證明僅僅依照轉(zhuǎn)矩計算是不行的，那問題出在哪兒呢？ 
這里涉及到伺服電機(jī)的工作原理，我嘗試解釋一下，并附上參考文獻(xiàn)，想深入了解的話可以去讀一讀。 
 
[1]黃捷建,張靜,李浩,陳順利.伺服電機(jī)負(fù)載慣量比的合理取值[J].微電機(jī),2017,50(11):72-75. 
[2]肖瀟,楊金堂,全芳成,李京,田曉波,汪譜發(fā).伺服電機(jī)的選型原則與計算[J].機(jī)床與液壓,2014,42(22):44-46+49.

非常感謝您的回答，一語點(diǎn)中問題的核心。伺服轉(zhuǎn)速300rpm也要按照3-5倍電機(jī)轉(zhuǎn)軸慣量算嗎。滿速3000rpm運(yùn)行時我可以理解3-5倍的慣量比。還有之前計算是按照300rpm計算的，現(xiàn)在表述的200rpm是我早上回憶錯了。

作者: 山下敬吾 時間: 2020-3-29 13:43
電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子的運(yùn)動傳遞到外部類似于小球碰撞的情景，A球質(zhì)量越小，將自己的速度傳遞給B球就越困難，當(dāng)這個傳遞超過伺服系統(tǒng)的允許使用工況時，就會導(dǎo)致抖動或者相應(yīng)時間變長。
如何解決負(fù)載不匹配帶來的問題也是伺服研究的一個重要方向，相關(guān)的論文頗為豐富。
另外，剛剛提到的五倍以內(nèi)只是約數(shù)，具體的推薦使用負(fù)載需要查詢樣本或者咨詢廠家。
關(guān)于不同轉(zhuǎn)速適用的負(fù)載比例是否相同，在額定轉(zhuǎn)速以下，扭矩是一樣的，超出額定轉(zhuǎn)速，扭矩變小，所以...這里我認(rèn)為伺服系統(tǒng)的負(fù)載比例是不變的。
另外，其實(shí)電機(jī)選型，我用過的日精，東方馬達(dá)，三菱等廠家都有提供選型軟件，懶得學(xué)習(xí)軟件的話也可以委托代理商幫忙計算。所以很久沒有動手算過了，今天又復(fù)習(xí)了一下，哈哈。
以上。

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-29 13:59

|山下敬吾發(fā)表于 03-29 13:43電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子的運(yùn)動傳遞到外部類似于小球碰撞的情景，A球質(zhì)量越小，將自己的速度傳遞給B球就越困難，當(dāng)這個傳遞超過伺服系統(tǒng)的允許使用工況時，就會導(dǎo)致抖動或者相應(yīng)時間變長。 
如何解決負(fù)載不匹配帶來的問題也是伺服研究的一個重要方向，相關(guān)的論文頗為豐富。 
另外，剛剛提到的五倍以內(nèi)只是約數(shù)，具體的推薦使用負(fù)載需要查詢樣本或者咨詢廠家。 
關(guān)于不同轉(zhuǎn)速適用的負(fù)載比例是否相同，在額定轉(zhuǎn)速以下，扭矩是一樣的，超出額定轉(zhuǎn)速，扭矩變小，所以...這里我認(rèn)為伺服系統(tǒng)的負(fù)載比例是不變的。 
另外，其實(shí)電機(jī)選型，我用過的日精，東方馬達(dá)，三菱等廠家都有提供選型軟件，懶得學(xué)習(xí)軟件的話也可以委托代理商幫忙計算。所以很久沒有動手算過了，今天又復(fù)習(xí)了一下，哈哈。 
以上。

3000rpm和300rpm的慣量比應(yīng)該不一樣吧，比如汽車120km/h和12km/h的剎停時間相差很大

作者: 葉子的悲哀你不懂 時間: 2020-3-30 11:10
慣量配比主要是電機(jī)控制方面的問題，比例越大越不好控制，可以理解為速度無法迅速精確控制，個人理解啊

作者: paulsimon123 時間: 2020-3-30 16:50
我碰到同樣的問題，慣量比3000，客戶意思是運(yùn)動速度很慢，不需要加減速機(jī)，我現(xiàn)在也沒搞懂速度低到一定程度的時候，慣量比是不是可以不考慮

負(fù)載按照26Kg計算，回轉(zhuǎn)半徑220mm

電機(jī)額定轉(zhuǎn)速V額：3000rpm J電= 0.26 kg.cm2 T電=1.27 Nm

慣量J=mr2/2=26*22*22/2=6292Kgcm2
角度按照每秒轉(zhuǎn)30°，角加速度=Π/6/0.5=1.04rad/s2
扭矩=1.04*0.6292=0.65Nm
齒輪速比34/12=2.8
T負(fù)=0.65/2.8=0.23Nm＜ T電
J負(fù)=6292/2.82=802Kgcm2＞10* J電

So，電機(jī)慣量不夠

需要增加減速比20的減速機(jī)

作者: taozi110x 時間: 2020-3-30 17:19
實(shí)際多少轉(zhuǎn)速都要考慮慣量匹配問題呢，電機(jī)扭矩大于實(shí)際需要扭矩只能說明，電機(jī)能帶動轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)動慣量就反映到多長時間會轉(zhuǎn)到需要的轉(zhuǎn)速，有加速時間要求的話就得考慮慣量匹配的問題

作者: 遠(yuǎn)祥 時間: 2020-3-30 20:58
通過大慣量電機(jī)來代替減速機(jī)，這樣的干法不適合長期使用吧？！

作者: paulsimon123 時間: 2020-3-31 08:33

taozi110x 發(fā)表于 2020-3-30 17:19
實(shí)際多少轉(zhuǎn)速都要考慮慣量匹配問題呢，電機(jī)扭矩大于實(shí)際需要扭矩只能說明，電機(jī)能帶動轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)動慣量就反 ...

那沒有加速時間要求的話，還要不要考慮慣量匹配呢？

作者: taozi110x 時間: 2020-3-31 08:58

paulsimon123 發(fā)表于 2020-3-31 08:33
那沒有加速時間要求的話，還要不要考慮慣量匹配呢？

扭矩達(dá)到，沒有加速時間要求，慣量比越大，啟動起來越慢

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-31 09:21
名稱                數(shù)值單位
物體重量M                            10                   KG
行走距離S                            1.3             M
加減速時間t1                   0.5                   S
速度V                            1            M/S
加速距離S1                   0.25                   M
減速距離S1                   0.25                  M
行走時間T                         1.8                S
加速度a                            2                M/S^2
F=M*a                         20                N
主動輪半徑r                      0.032       M
T1=F*r                         0.64 N*M
J1=M*R^2                   0.01024          KG*M^2
轉(zhuǎn)速B=（V/2πr）*60          298.4155183 轉(zhuǎn)/分
角加速度α=B/60/t1          9.947183943 轉(zhuǎn)/S^2
同步輪的轉(zhuǎn)動慣量J          0.000512          KG*M^2
主動輪部件的轉(zhuǎn)矩T2=J*α 0.005092958 N*M

電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩T=(T1+T2)*2 1.290185916 N*M (2倍系數(shù))
750w電機(jī)額定2.4NM，最大8.4NM,轉(zhuǎn)子慣量1.07KG*CM^2
轉(zhuǎn)矩肯定夠，負(fù)載慣量一定要小于等于8倍轉(zhuǎn)子慣量嗎

作者: syonggang 時間: 2020-3-31 10:19
減速器

作者: 掌心DJ 時間: 2020-3-31 10:47
不會算....................

作者: 非標(biāo)設(shè)計zf 時間: 2020-3-31 17:47
伺服電機(jī)目前已測試可行，慣量比還是要看實(shí)際運(yùn)行速度和加減速時間的。減速器是有成本的，使用減速機(jī)還是要根據(jù)實(shí)際情況，使用大功率電機(jī)代替減速機(jī)還是不推薦的，不過750w和200w之間能省一個減速器還是推薦750w，或者閉環(huán)步進(jìn)

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