
一、惯量概述:
惯量,也称为转动惯量,是一个描述物体对旋转运动抵抗程度的物理量。类似于在直线运动中,质量对加速度的抵抗作用。在旋转运动中,惯量决定了在特定力矩作用下物体的角加速度大小。其定义与物体的质量分布和形状有关。
常见的机械惯量计算公式为:
二、惯量比详解:
惯量比指的是负载惯量与电机转子惯量的比值。当电机与负载之间通过减速机构连接时,惯量比即为折算到电机端的负载惯量与电机转子惯量的比例。在伺服选型中,电机侧电机轴的惯量需要满足一定条件,例如需要大于负载总惯量除以减速机减速比的平方再除以10。这里的10是伺服电机推荐的轴惯量比,为了优化伺服性能,通常会取其10倍(惯量比的推荐值通常由电机厂商提供)。
我们可以将惯量比的概念比作马拉车或驴拉磨,伺服电机需要驱动负载运行。在设计伺服系统时,这个比值通常需要控制在一个合适的范围内。根据实践经验,一般机械的惯量比应设定为约5。
当惯量比较小时,相当于大马拉小车,性能倾向更高。如械要求敏捷、快速移动、频繁启停,可以将惯量比降低到2甚至1。如果不是以高性能和快速响应为设计要求,惯量比可以选择为10,甚至在特定情况下可以选择100。
过小的惯量比可能会导致系统动态响应性能下降,需要降低运动控制系统的频率响应值。较小的惯量比意味着相对较高的电机惯量,这可能导致电机尺寸过大、笨重、经济性差,并且可能对机械造成较大的冲击。同样,过大的惯量比可能会导致响应时间延迟、振动和震荡、能耗增加、过度负载和控制不稳定等问题。在选择惯量比时,需要综合考虑各种因素,以确保系统的性能和稳定性。
