7 Recursos para compreender a inércia e a incompatibilidade da inércia

Se os componentes mecânicos, como acoplamentos, eixos e correias, fossem infinitamente rígidos, seria possível dimensionar motores com base apenas nos requisitos de torque e velocidade. Infelizmente, esse não é o caso.



Em um motor e carga acoplados em conformidade, uma série de fatores influenciam as ressonâncias mecânicas do sistema, incluindo a inércia do rotor do motor (J _M ), a inércia de carga (J _L ), a elasticidade de acoplamento (K _S ), o torque aplicado (T) e o amortecimento viscoso do acoplamento (B _ML ), entre o gound e o rotor (B _M ) e entre o solo e a carga (B _L ) Figura cortesia de Kevin Craig, Hofstra University.

Cada um desses componentes mecânicos tem um grau de complacência, o que significa que quando o motor tenta mover uma carga, resultam vibrações em frequências ressonantes. O dimensionamento bem-sucedido do motor requer algum entendimento da inércia, então vamos dar uma olhada em alguns conceitos-chave.

Inércia é a resistência de qualquer objeto físico a qualquer mudança em sua velocidade. À medida que a inércia aumenta, também aumenta a resistência à aceleração / desaceleração. A inércia de carga, também conhecida como momento de inércia, é definida como a resistência de um objeto físico a qualquer alteração em sua velocidade, da perspectiva do eixo de rotação .

O momento de inércia (geralmente escrito como J ) em um sistema servo pode ser dividido em duas partes:a inércia da carga e a inércia do motor. A relação do momento de inércia é o momento de inércia da carga dividido pelo momento de inércia do motor. A incompatibilidade de inércia refere-se à diferença de inércia física entre o motor e a carga.

Para ajudar no dimensionamento do motor, os fabricantes de motores normalmente fornecem informações de inércia de carga permitidas. Exceder a carga permitida pode levar à redução do desempenho, vibração e travamento.

Lembre-se de que não existe uma fórmula para calcular alguma razão de inércia ideal - ela deve ser calculada para cada aplicação.

As altas taxas de inércia carga-motor diminuem a largura de banda operacional da máquina, fazem o motor trabalhar mais do que deveria e muitas vezes levam a tempos de estabilização aumentados, resultando em diminuição desempenho geral.

Uma maneira de reduzir a relação de inércia é usar caixas de engrenagens, pois a relação de engrenagem tem um efeito inverso do quadrado na inércia da carga. Isso permite operações de alta velocidade e / ou motores menores e mais baratos. Outra abordagem é mudar para um motor maior com maior inércia.

Além disso, os servos avançados de hoje vêm com algoritmos de controle de unidade que podem ser usados ​​para lidar com efeitos de ressonância, o que permite o uso de sistemas de razão mais alta para certas aplicações.



A inércia do rotor pode ser ajustada por meio de alterações nos materiais, dimensões e designs (como o design da 'roda do carro' mostrado aqui). Crédito:A3

Aqui estão 7 recursos úteis para explorar a inércia e os tópicos de incompatibilidade de inércia:

• Compreendendo os mistérios da incompatibilidade da inércia:este artigo detalhado dos arquivos A3 fornece uma análise detalhada do tópico, incluindo equações. Concentra-se em como a inércia e a rigidez do acoplamento se combinam para criar instabilidades na operação do servo eixo - e como esse problema pode ser resolvido.
• Fundamentos de dimensionamento de servo motor:a excelente série de módulos de eLearning gratuitos on-line da Yaskawa America inclui este vídeo cobrindo os principais conceitos de dimensionamento de motor, como pico de torque, torque RMS, razão de inércia e velocidade.
• Vídeos da Inércia da Robot Academy:A Robot Academy online gratuita da Queensland University of Technology oferece vários vídeos explorando o tópico da inércia em diferentes contextos de controle de movimento e robótica.
• Noções básicas de dimensionamento do motor:Inércia de carga:um guia conciso sobre o tópico de inércia do fabricante líder de motores Oriental Motor.
• Calculadora da Razão de Inércia Online:A Destaco forneceu uma ferramenta online útil projetada para ajudá-lo a calcular as razões de inércia.
• Compreendendo a relação de inércia e seu efeito no desempenho da máquina:Um excelente white paper da Mitsubishi Electric que explica os fundamentos da relação de inércia e os perigos de seguir regras gerais grosseiras ao dimensionar motores.
• Soluções para reduzir a ressonância do motor de passo:Você sabia que ajustando o motor e / ou alterando a inércia da carga pode reduzir a ressonância do motor de passo? Descubra mais neste artigo dos arquivos A3.