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                                            伺服的一些特性

                                            文章來源:銳特步進電機 時間:2020-11-12 10:09:06 瀏覽:

                                              對于伺服產品來說,扭矩和轉速的輸出能力,是其最重要的基本特性。然而,與其它產品不同,伺服產品的輸出特性,很難用一些簡單的數字和參數表格描述清楚,每個驅動和電機(執行器)的組合都有著特定的輸出特性曲線。

                                              伺服產品的扭矩和轉速的輸出能力并不是一個固定值,而是隨著外界各種環境因素而不斷變化的,比如:扭矩能力隨著轉速升高下降的趨勢、環境溫度對持續扭矩的影響、電壓等級對峰值轉速的影響...等等。因此,明白這些特性曲線的含義,以及它們會受到哪些外界應用環境參數的何種影響,會幫助我們更合理的應用伺服技術,并讓產品發揮其應有的性能。反之,當然就是各種風險甚至問題。

                                              機械傳動

                                              在生產設備中,伺服產品其實扮演的是動力源的角色,但卻不是唯一重要角色。要驅動設備運轉,機械傳動是重要環節。在伺服技術的應用中,機械、物理尤其是運動學在其中是被應用最多的學科。設備性能的提升,除了需要動力源的不斷進化,與此同時,設備機械物理結構也需要隨之持續簡化和優化。這一點,我們可以借鑒汽車和火車的發展史。

                                              早期的汽車在剛發明的時候,外形結構基本上就是沒有馬拉的車,而后來其動力不斷進化,隨著發動機技術越來越先進,汽車本身的各個機械部件也隨之不斷的進步;火車的動力從一開始的蒸汽機車到內燃機車,再到后來的電力機車乃至今天的高鐵動車,其結構也因為其動力源性能的改善而不斷進步。伺服技術的應用同樣,當更高性能的伺服動力源被應用到設備中時,對設備機械結構部分的要求也在不斷提升。

                                              關于伺服應用中的機械傳動,以下幾點是我認為需要重點考慮的:

                                              慣量

                                              從運動學角度看,慣量決定了物體運動獲得加速度(速度變化)所需要的力的大小;而從電氣傳動角度看,慣量值直接決定了電機輸出扭矩和驅動系統的頻率響應值之間線性比例。如果不能獲得較準確的慣量值,伺服系統會因為不能在頻率和扭矩方面進行動態響應,從而影響運動系統性能。

                                              速比

                                              當伺服電機都要通過一些傳動機構聯接到負載上,這些傳動機構的傳動速比(電機側速度/負載側速度)稱為減速比。如:減速機和同步帶的減速比、絲杠的螺距、齒輪的中徑、同步帶輪的直徑等等。

                                              減速比的重要作用,從技術角度可以增加扭矩輸出,匹配慣量比,使得整定和調試更加方便;而從設備性價比角度,可以幫助合理匹配傳動系統,優化整體成本。比如,有時將減速機速比從 1:3 提升到 1:5,在成本保持不變的情況下,所需電機的扭矩有機會減小為原來的60%,這可以極大的降低電機、驅動以及減速機(因為使用更小扭矩的減速機)的總體成本。

                                              能效

                                              只要有中間環節,就必然會有消耗。我們希望設備系統的能量,盡可能多的能夠作用到最終運動負載,而盡量少的消耗在中間傳動環節。這種對于伺服機械結構上做的減法,所帶來的正面效應是連鎖性的,從對電機和驅動功率的需求、到電源、電纜、柜體、線槽、變壓器......等等,是能夠帶動設備整體系統性的進化的。然而,哪里的消耗最大,從哪里減,怎么減,這就需要做對設備伺服系統不斷做能效分析,同時針對能效較低的環節采取一些有效的技術手段,例如:調整傳動級數、更改傳動方式......等等。

                                              剛性

                                              伺服系統的大部分問題,都發生在驅動側(電機側)和被驅動側(負載側)“碰撞”(或者說互相角逐)的瞬間,中間環節消耗的不僅僅是動力和能量,也有性能上的損失。盡管從發展趨勢看,需要對中間機械傳動環節不斷優化,但限于當前技術能力水準等因素,很多時候仍然不得不使用一些中間機構,那么我們就需要盡可能減小傳動機構剛性不佳給設備伺服系統性能帶來的不良影響。就像我們騎自行車時,總不希望鏈條太松一樣的道理。

                                              電磁兼容性

                                              伺服技術應用本身也是一項復雜的電力電子系統工程,在這個系統中,包含著大功率的交直交變頻技術、傳感器以及編碼器技術、通訊和網絡技術以及一些電子半導體技術。當這么多復雜技術應用到一臺龐大的設備的各個角落的時候,勢必帶來很大的電磁兼容性的風險。

                                              很多企業都為經常遇到電磁干擾而導致的非正常故障停機,以及帶來的巨大損失而頭疼。雖然沒有權威數字統計,但只要把設備每分鐘的產量和每次處理干擾故障的時間拿出來,就不難看到我們可以繼續提高效益的巨大空間。

                                              碰到電磁干擾是件很頭疼的事情,因為這時我們的設備就像被詛咒了一樣。在制造業,我們有多少人沒有因為為干擾問題困擾過呢?這其實很大程度上是因為,在工業領域缺少高頻電磁兼容性的專業知識和人員。

                                              要知道,掌握電磁兼容性專業能力的人群在電子通訊領域,他們正用這些專業能力為我們今天的信息社會創造著巨大價值。有趣的是,我們視之為干擾的東東,在他們看來是信號;所以,重要的是,我們需要去向他們去學習,如何管理這些高頻電磁波的傳播。

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