För att prata om styvhet, låt oss prata om styvhet först.
Styvhet avser förmågan hos ett material eller en struktur att motstå elastisk deformation när den utsätts för kraft och är en representation av svårigheten med elastisk deformation av ett material eller en struktur. Styvheten hos ett material mäts vanligtvis med dess elasticitetsmodul, E. I det makroskopiska elastiska området är styvhet en proportionell koefficient som är proportionell mot delens belastning och förskjutningen, det vill säga den kraft som krävs för att orsaka enhetsförskjutning, och dess ömsesidiga kallas flexibilitet, det vill säga förskjutningen orsakad av enhetskraft. Styvhet kan delas in i statisk styvhet och dynamisk styvhet.
Styvheten (k) hos en struktur är förmågan hos en elastomer att motstå deformation och sträckning. k = P / δ, där P är den konstanta kraften som verkar på strukturen och δ är deformationen på grund av kraften.
Rotationsstyvheten (k) hos den roterande strukturen är: k = M / θ där M är det applicerade momentet och θ är rotationsvinkeln.
Till exempel vet vi att stålröret är relativt hårt och i allmänhet deformerat av yttre kraft, medan gummibandet är mjukare och deformationen orsakad av samma kraft är relativt stor, då säger vi att stålrörets styvhet är stark och gummibandets styvhet är svag eller dess starka flexibilitet.
Vid tillämpning av servomotorer är användningen av kopplingar för att ansluta motorn och lasten en typisk styv anslutning; medan användningen av synkrona bälten eller bälten för att ansluta motorn och lasten är en typisk flexibel anslutning.
Motorns styvhet är motoraxelns förmåga att motstå yttre vridmomentstörningar, och vi kan justera motorns styvhet i servostyrenheten.
Servomotorns mekaniska styvhet är relaterad till dess responshastighet. I allmänhet, ju högre styvhet, desto högre svarshastighet. Men om den justeras för högt är det lätt att få motorn att producera mekanisk resonans. Därför finns det manuella justeringar i de allmänna servoförstärkarparametrarna. Alternativet för svarsfrekvensen måste justeras enligt maskinens resonanspunkt, vilket kräver tid och erfarenhet (i själva verket justeras förstärkningsparametern).
I servosystemets positionsläge appliceras en kraft för att avleda motorn. Om kraften är stor och avböjningsvinkeln är liten anses servosystemets styvhet vara stark, annars anses servosystemets styvhet vara svag. Observera att styvheten här faktiskt är närmare begreppet svarshastighet. Ur styrenhetens synvinkel är styvheten faktiskt en parameter som består av hastighetsslingan, positionsslingan och tidsintegrerad konstant, och dess storlek bestämmer maskinens svarshastighet.
Faktum är att om positioneringen inte krävs för att vara snabb, så länge positioneringen är korrekt, när motståndet inte är stort, är styvheten låg och positioneringen kan också vara korrekt, men positioneringstiden är lång. Eftersom positioneringen är långsam om styvheten är låg kommer det att finnas en illusion av felaktig positionering när snabb respons och kort positioneringstid krävs.
Tröghet beskriver trögheten i ett objekts rörelse, och rotationströghet är ett mått på trögheten hos ett objekts rotation runt en axel. Tröghetsmomentet är endast relaterat till rotationsradien och objektets massa. I allmänhet överstiger trögheten hos lasten 10 gånger av trögheten hos motorns rotor, och trögheten kan anses vara stor.
Styrskenans och blyskruvens rotationströghet har ett stort inflytande på servomotordrivsystemets styvhet. Under en fast förstärkning, ju större rotations tröghet, desto större styvhet och desto lättare är det att få motorn att skaka; ju mindre rotationströghet, desto mindre styvhet och desto mindre sannolikt är det att motorn skakar. . Tröghetsmomentet kan minskas genom att byta ut styrskenan och blyskruven med en mindre diameter för att minska trögheten på lasten så att motorn inte vibrerar.
Vi vet att när vi väljer ett servosystem, förutom att ta hänsyn till parametrarna som motorns vridmoment och nominella varvtal, måste vi också först beräkna trögheten hos det mekaniska systemet som omvandlas till motoraxeln och sedan enligt maskinens faktiska åtgärdskrav och arbetsstyckets kvalitet. Krav på att specifikt välja en motor med lämplig tröghetsstorlek.
Under felsökning (i manuellt läge) är inställningen av tröghetsförhållandeparametern korrekt förutsättningen för att ge fullt spel till bästa prestanda för det mekaniska och servosystemet.
Så vad är egentligen "tröghetsmatchning"?
Det är faktiskt inte svårt att förstå, enligt den andra lagen om nötkreatur:
Det vridmoment som krävs av matningssystemet = systemets tröghetsmoment J × vinkelacceleration θ
Vinkelaccelerationen θ påverkar systemets dynamiska egenskaper. Ju mindre θ, desto längre tid från regulatorn som utfärdar kommandot till slutförandet av systemkörningen, och desto långsammare är systemsvaret. Om θ ändras kommer systemsvaret att vara snabbt och långsamt, vilket påverkar bearbetningsnoggrannheten.
När servomotorn har valts ändras inte det maximala utgångsvärdet. Om förändringen av θ förväntas vara liten bör J vara så liten som möjligt.
I ovanstående är systemets tröghetsmoment J = servomotorn JM: s rotations tröghetsmoment + belastningströghetsmomentet JL omvandlat från motoraxeln.
Lastens tröghet JL består av arbetsbordets tröghet, fixturen installerad på den, arbetsstycket, skruven, kopplingen och andra linjära och roterande rörliga delar omvandlade till motoraxelns tröghet. JM är servomotorns rotortröghet. Efter att servomotorn har valts är detta värde ett fast värde, medan JL ändras med arbetsstyckets belastning. Om du vill att förändringstakten för J ska vara mindre är det bättre att göra andelen JL mindre.
Detta är "tröghetsmatchningen" i populär mening.
Generellt sett har en motor med liten tröghet bra bromsprestanda, snabb respons på start, acceleration och stopp och bra höghastighetsåterföring, vilket är lämpligt för vissa tillfällen med lätt belastning och höghastighetspositionering. Motorer med medelstor och stor tröghet är lämpliga för tillfällen med stora belastningar och höga stabilitetskrav, såsom vissa cirkulära rörelsemekanismer och vissa verktygsmaskiner.