慣量就是剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性的度量,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量。它與剛體的質(zhì)量、質(zhì)量相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的分布有關(guān)。(剛體是指 理想狀態(tài)下的不會(huì)有任何變化的物體),選擇的時(shí)候遇到電機(jī)慣量,也是伺服電機(jī)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。它指的是伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子本身的慣量,對(duì)于電機(jī)的加減速來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要。如果不能很好的匹配慣量,電機(jī)的動(dòng)作會(huì)很不平穩(wěn)。
負(fù)載慣量的計(jì)算由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)部件,無(wú)論旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件,還是直線運(yùn)動(dòng)的部件,都成為電機(jī)的負(fù)載慣量。電機(jī)軸上的負(fù)載總慣量可以通過(guò)計(jì)算各個(gè)被驅(qū)動(dòng)的部件的慣量,并按一定的規(guī)律將其相加得到。
1)圓柱體慣量 如滾珠絲杠,齒輪等圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣量可按下面公式計(jì)算:
J=(πγ/32)*D4L(kg cm2)
如機(jī)構(gòu)為鋼材,則可按下面公式計(jì)算:
J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2)
式中: γ材料的密度(kg/cm2) D圓柱體的直經(jīng)(cm) L圓柱體的長(zhǎng)度(cm)
2)軸向移動(dòng)物體的慣量工件,工作臺(tái)等軸向移動(dòng)物體的慣量,可由下面公式得出:
J=W*(L/2π)2 (kg cm2)
式中: W直線移動(dòng)物體的重量(kg) L電機(jī)每轉(zhuǎn)在直線方向移動(dòng)的距離(cm)
3)圓柱體圍繞中心運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量: 圓柱體圍繞中心運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量 屬于這種情況的例子:如大直經(jīng)的齒輪,為了減少慣量,往往在圓盤上挖出分布均勻的孔這時(shí)的慣量可以這樣計(jì)算:
J=Jo+W*R2(kg cm2)
式中:Jo為圓柱體圍繞其中心線旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣量(kgcm2) W圓柱體的重量(kg) R旋轉(zhuǎn)半徑(cm)
4)相對(duì)電機(jī)軸機(jī)械變速的慣量計(jì)算將上圖所示的負(fù)載慣量Jo折算到電機(jī)軸上的計(jì)算方法如下:
J=(N1/N2)2Jo
式中:N1 N2為齒輪的齒數(shù)
負(fù)載、電機(jī)慣量比有什么影響?理論上說(shuō),系統(tǒng)慣量(包括伺服電機(jī)+負(fù)載)越大,響應(yīng)時(shí)間越慢。但是電機(jī)的慣量是在設(shè)計(jì)的時(shí)候已經(jīng)考慮過(guò)的。標(biāo)稱的響應(yīng)時(shí)間也是考慮慣量以后的精度和響應(yīng)時(shí)間。
電機(jī)慣量是指物體繞某一軸的轉(zhuǎn)動(dòng),一般來(lái)說(shuō)繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)用Ix表示。
電機(jī)慣量定義為:J=∑ mi*ri^2
(1)式中mi表示剛體的某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量,ri表示該質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的垂直距離。電機(jī)慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量,它與剛體的質(zhì)量、質(zhì)量相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的分布有關(guān)。剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是由質(zhì)量、質(zhì)量分布、轉(zhuǎn)軸位置三個(gè)因素決定的。
(2) 同一剛體對(duì)不同轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不同,凡是提到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,必須指明它是對(duì)哪個(gè)軸的才有意義。