对于电机直接驱动的负载,总是会引起关于折算惯量的讨论。因为他们认为,从本质来说,直接驱动的负载没有折算惯量。一些人甚至十分自信地说,直接驱动的负载只要有足够的扭矩和转速,不必考虑负载惯量与电机惯量之比。我个人没有足够的信心做出这一论断。
我更倾向于从整体的角度来思考负载。非常重要的一点是,我们需要了解负载的构成,这样才可以理解负载是如何对动态运动变化做出反应。为了更清楚地阐述我的观点,我将例举三种不同的负载,它们惯量相同,但构成不同。因为它们直接连接到电机,因此可以认为不存在折算惯量。由于很容易引起歧义,因此我使用惯量比(Inertia Raito)这个术语来描述负载惯量与电机惯量之比。
作为本周的讨论重点,我们将分析“无需担心惯量比”的观点。在接下来的几周内,我们将讨论为什么这个看法是不正确的。
首先来看第一个例子,我将使用惯量比为50:1的负载,这意味着负载惯量是电机的50倍。这里的等式是JL/JM= 50,或者说,惯量比是50:1
如果一个刚性负载直接连接到电机,当电机停止时负载也停止。只要电机有足够的扭矩减速负载,稳定时间将几乎不存在。这就好像负载是电机的一部分。如果把负载视为电机一部分,反射惯量比将是JL/JM= 0,或0:1。看起来似乎没有负载,而只有电机。
正如我们看到的,相比完全忽略惯量,这种描述方式更好。那么,您所遇到的所有直接耦合负载是否都是如此简单和可预测?如果不是,您认为直接耦合负载应该是什么样的呢?如果您每次遇到的都是刚性负载,那么您看到这里就可以了。如果不是,您可能需要继续看第二部分。
第2部分
现在,让我们来看一个柔性连接负载以及它如何影响惯量。如果我们使用同样的负载,但是通过柔性连接方式将它连接到电机(在本例中,我们使用弹簧),动态性能将遭受很大的损失。当电机开始转动时,弹簧必须压缩,负荷才会实际移动。当电动机停止时,负载会继续转动,直到弹簧承受全部负载。一旦发生这种情况,弹簧蓄积的能量将开始以相反的方向促使负载加速运动。根据牛顿第三运动定律,这将会使电机向相反方向旋转。
![InertiaSpring.png InertiaSpring.png](/uploadedimages/kollmorgencom/Blogs/_Blog_in_Motion/Articles/Gordon_Ritchie/InertiaSpring.png)
这种方向变化将会继续,直到所有能量消失并且负载稳定停止。如果您遇到过以这种方式连接的负载,您可能已经注意到,系统负载必须被降低。请记住,我说的是,方向变化将会继续,直至能量消失。如果获得性能量比较高,将会把能量返回到系统中。在这种情况下,系统将会变得紊乱。
在这个例子中,惯量比是真正的折算惯量。 JL/JM= 50,或50:1。从这一点来看,我们不可能遇到具有高惯量比的柔性负载。许多应用没有得到妥善的处理,因为它们没有正确地考虑机械部件的柔性。
请继续阅读,在第三部分,我们将研究一个分离式柔性负载。
一半负载直接连接到电机,其余一半通过弹簧连接。当电机开始加速时,直接连接的一半负载将开始加速,而弹簧开始压缩。当电动机停止时,直接连接的一半负载将随电机停止,弹簧连接的一半负载将继续减速。随着负载继续转动,它开始以相反方向压缩弹簧。随着能量被释放,它与电动机和另一半负载相遇。从这一点来看,这种机制具有非常不同的特点。
折算惯量是(½JL)/(JM + ½JL) < 1:1。当我们研究折算惯量或惯量比时,理解部件的机械结构很重要。根据我们对分离式柔性负载的分析可以看出,惯量比实际上是非常低的。如果我们根据直接耦合负载的理论来规划、购买和安装系统,而不考虑惯量比问题,那么客户可能无法得到满意的结果。
![SplitInertiaLoad.png SplitInertiaLoad.png](/uploadedimages/kollmorgencom/Blogs/_Blog_in_Motion/Articles/Gordon_Ritchie/SplitInertiaLoad.png)
对于任何系统,在评估惯量比或折算惯量时,必须考虑负载的每个部件。您是否受到过柔性问题的困扰?您或您认识的人是否曾遇到过这样的直接耦合柔性负载?欢迎与我们联系,我们会研究如何能够帮助您!