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伺服电机惯量匹配的计算求助 点击：17981 | 回复：45



essay

    
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发表于：2009-06-04 15:12:26
楼主

有一个小型伺服电机，负载为一圆盘形工件。电机轴安装在其圆心处，对其进行旋转位置控制。

电机转子惯量为0.0211kgcm^2，工件的惯量是10 kgcm^2。

这个是不是不满足惯性匹配要求呢？因为看起来工件的惯量比电机的惯量大多了。

考虑加一个 1：100 减速器，工件的惯量折算到电机轴上的惯量变成 10/(100*100) = 0.001 kgcm^2。

这样是不是就可以保证电机转子惯量大于工件的折算惯量呢？

此外，减速器本身的惯量为0.39kgcm^2。不知道这部分惯量应该怎么考虑。

 

谢谢！

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踏沙行

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发表于：2009-06-07 18:15:21
21楼

我现在一个系统，从加速力矩上看所选电机的力矩足够了？请问楼主能详细介绍下么？什么样的负载？》

启动力矩=负载的转动惯量*角加速度，这样再计算下看看。

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ShowFine

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发表于：2009-06-07 19:52:27
22楼

负载为80Kg的大转盘，直径630mm（纯铝制），其转动惯量为 0.5MR^2=0.5*80*0.315^2=3.969 Kg.M^2

要求负载每秒转动1/4圆周，设定加速时间0.3S，匀速时间0.4S，减速时间0.3S ，故

最大速度为：1/4/0.7=5/14 RPS  

角加速度为：最大速度*2Pi/加速时间= (5/14)  *2Pi / 0.3  = 7.48

加速转矩为：T=J * 角加速度 = 3.969 * 7.48 = 29.69 N.M

所先电机为研控三相86步进，最大转矩为6N.M ，所选减速机为了15：1 ，故可驱动负载6*15=90N. M    ，是加速转矩的3倍左右， 另外转盘摩擦力较小，没有仔细计算。  

再核算步进最高速度为15 * (5/14) *60 = 321 RPM ，比较符合步进电机的速度范围， 而且根据该电机的频矩特性图，在321RPM时也可以提供足够的转矩。

 

最后核算惯量比： 电机手册上查的惯量为3.48Kg.cm^2  ，故负载与电机转子惯量比为 3.969*10000 /(3.48*15^2)=50.69

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ShowFine

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发表于：2009-06-07 19:55:48
23楼

以上计算启动力矩时， 没有包括电机转子惯量，也没有计算负载的摩擦力。

只是凭经验大致适合。   不过在力矩差不多的情况下，惯量比却达到了50:1

请问，步进电机有些限制吗？  我看过一些资料，说法不大一样。 一般都对伺服有明确的要求，但是对步进，有的说有惯量匹配的要求，有的则不提。

谢谢！

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波恩

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发表于：2009-06-08 21:11:16
24楼

“ShowFine”给出的最高速度算法只是平均速度，最高速度应该是匀速段速度。

另，步进属于开环驱动，原则上不存在惯量匹配和稳定性问题，能否驱动得起来取决于瞬态力矩和指令突变之间的匹配程度。

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没有笔名12345678

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发表于：2009-06-08 21:36:06
25楼
感觉大侠们讨论的都很高深莫测，学习了！
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ShowFine

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发表于：2009-06-09 16:48:51
26楼

我算的最高速度就是最大速度， 每秒钟运转1/4圈，加速时间为0.3S ，那么最大速度为1/4 / (1-0.3)=5/14 RPM

谢谢！各位的讨论！

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touchmyjj

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发表于：2009-06-09 19:31:10
27楼

小弟的理解是 电机转子惯量 是电机本身相当于有个负载，应该换算到负载上 然后电机的输出惯量 在计算比例的时候也一起换算到输出轴

所谓的惯量失配比 应该是负载惯量+减速机惯量+电机转子换算后的惯量/电机输出惯量

不知道我的理解对不对 大学没学好 麻烦达人回答

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波恩

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发表于：2009-06-09 19:54:29
28楼

一般是换算到电机轴上，而非到负载上，直线运动的负载也是将其（惯性）质量依传动比折算为电机轴上的等效惯量。

to“ShowFine”：是我弄错了，抱歉！

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uia-china

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发表于：2009-07-23 00:46:45
29楼
被惯量搞的云里雾里的，谁能帮我整体介绍下啊。特别是加减速机了，惯量是怎么转化的，谢谢。
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sunchuanhuasch

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发表于：2009-07-29 21:43:29
30楼
回复内容:
对: uia-china 关于 被惯量搞的云里雾里的，谁能帮我整体介绍下啊。特别是加减速机了，惯量是怎么转化的，谢谢。 内容的回复：
我也遇到同样的问题，请问您解决了吗？
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zfchao

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发表于：2009-08-11 00:34:30
31楼

学习了，楼主问的问题正好是我要问的问题，一般说负载惯量最好小于 伺服电机惯量的5-10

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不要打老虎

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发表于：2009-09-30 09:50:12
32楼

楼上的前辈，这个东西应该没有一个固定的量化标准吧？

看场合20以下都可以吧！！？？

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逝水无痕风雨阁

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发表于：2010-02-08 18:03:31
33楼

TO-ShowFine

以上计算启动力矩时， 没有包括电机转子惯量，也没有计算负载的摩擦力。

只是凭经验大致适合。 不过在力矩差不多的情况下，惯量比却达到了50:1

请问，步进电机有些限制吗？ 我看过一些资料，说法不大一样。 一般都对伺服有明确的要求，但是对步进，有的说有惯量匹配的要求，有的则不提。

谢谢！

 

你少计算了减速器的惯量，应该是负载减到电机轴上的惯量/电机惯量+减速器惯量

如果选择STOEBER的P5系列减速器，惯量为2.8，这样计算下来3.969*10000 /(3.48+2.8）*15^2)=28，显然比之前匹配要好的多。

TO－－essay essay

电机配任何减速器都可以，只要把电机的几个尺寸（定位止口、轴径轴长、分度圆直径）告诉减速器厂家就行。

 

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wchui

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发表于：2010-02-25 14:24:00
34楼

减速机惯量应与负载惯量一起折算到电机轴上与电机轴子惯量比，这样大于50多了，步进要不要在20以内，不清楚，伺服是要的，最大速度是用S=0。5AT^2算出来电5/14  但楼主用1/4/（1-03）这是公式吗，

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zjhzzhz

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发表于：2010-02-26 08:46:21
35楼

学习了，我一直搞不清楚惯量这个东西。

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路人丁

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36楼
我也一直搞不清楚惯量这东西。 现在有个项目具体情况是这样的，有一圆盘，铁制，直径100mm，厚度10mm。 想通过伺服电机直接带圆盘在水平面上做圆周运动。速度1500rpm即可，安装没要求。 请问：要选择多大扭矩？多大功率？多大惯量的电机？
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波恩

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发表于：2010-08-03 19:04:17
37楼

知道负载惯量可以直接指导电机惯量选择，但力矩用多少还得看加减速要求和系统摩擦负载。

对于伺服电机选型，无需关注功率，有了转速和力矩，功率只不过是捎带脚而已，与功率相关又真需要关注的是驱动器的容量，这与配电布线关系重大。

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路人丁

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38楼
现有一机械设计人员选了一款型号：TSB13551A的东元伺服电机。法兰130mm，比那100mm的圆盘还大。安装后，设备看起来一点都不协调。具体参数是：额定功率：550W，额定扭矩：5.252N·m，转速：1000rpm，瞬时最大扭矩15.758N·m，转子惯量：6.26Kg·cm^2。电机的动作流程是：转盘1s完成一个工作周期，前0.5s转45°，后0.5s等待，然后一直重复此类动作。如果以前22.5°用于加速，后22.5°用于减速停止。请问这样的选型合理吗？
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波恩

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39楼
电机外形偏大不说，机械动作的加减速要求并不高，惯量比选择到5倍上下应也问题不大。
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菲雪燕阳

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发表于：2015-04-01 21:52:25
40楼

我这两天，正在设计步进电机系统、考虑惯量匹配的事情。

1）步进电机要参照伺服电机的惯量匹配原则；

2）除了力矩、转速匹配之外，需要考虑惯量匹配的问题；

3）惯量不匹配，应用中可能出现电机转动的周期性波动的问题。

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