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供稿︰中國工控網 2016/4/12 14:30:13

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  • 關鍵詞︰ 電動伺服系統 減速器
  • 摘要︰在電動伺服系統中減速器是一個重要部件,其性能對系統有著顯著影響,其中首要的是總傳動比的選擇。本文介紹了電動伺服系統中減速器傳動比選擇原則。

   電動伺服系統減速器是一個重要部件,其性能對系統有著顯著影響,其中首要的是總傳動比的選擇。


  傳動比選擇的一般原則

  (1)使減速器的轉動慣量(換算到電動機軸上)最小。

  (2)使傳動間隙最小,或者減速器造成的傳動誤差最小。

  (3)使電動機驅動負載產生最大的加速度。對于操縱導彈舵面的舵機而言,快速性是最重要的指標,所以一般應按加速度最大原則來選擇傳動比。


  按負載加速度最大原則選擇傳動比


  純慣性負載設負載為純慣性的,轉動慣量為JL,並有一定的摩擦力矩Mf。設電動機轉子轉動慣量為Jm,減速器傳動比為i,則換算到負載軸上的力矩平衡方程為iMm-Mf=(i2Jm+JL).ωL(1)式中Mm———電動機輸出的力矩;ωL———負載角加速度。由(1)式得.ωL=iMm-Mfi2Jm+JL(2)對(2)式求導數 .ωL/ i,並令其為零,解得i=MfMm+(MfMm)2+JLJm(3)即為滿足加速度最大條件的最佳傳動比。假若負載摩擦力矩Mf=0,則有i=JLJm(4)即為常用的選擇最佳傳動比的公式,其實際意義是當按此式選擇傳動比之後,則電機轉子慣量折算到負載軸上的值等于負載轉動慣量。


  即有i2Jm=JL(5)滿足此條件的傳動比即可使負載有最大的加速度。其次由(3)式可看到,摩擦力矩或恆定的負載力矩將使傳動比增大。其意義也是明顯的,因為Mm一定,負載力矩增大時,只有提高傳動比,才能提高推動負載的力矩。所以在設計中應根據實際負載情況,適當提高傳動比。下面進一步分析負載對最佳傳動比的影響。


  初速度不為零時最佳傳動比的選擇導彈在機動飛行時,舵機要接受2種控制信號,第一種是導引頭來的指令信號,它是頻率較低而幅度大的信號;第二種是自動駕駛儀來的控制彈體姿態的信號,它是高頻小幅度信號,要求舵機能快速響應。後一信號是疊加在前一信號上的,這時負載速度不為零,而且存在鉸鏈力矩。因此我們需要分析在此條件下,如何選擇傳動比。


  首先,在ωL≠0時,電機的輸出力矩按其線性的機械特性(圖2)應表示為設負載為綜合的,即存在慣性、粘性及恆定負括干摩擦及鉸鏈力矩)。力平衡方程為

i(Mo-BmiωL)=(i2Jm+JL)ωL+BLωL+于是.ωL=iMo-ML-(i2Bm+BL)ωLi2Jm+JL求導數 .ωL/ i,並令其為零,解得最優傳動比i=MLMo+BmMo(BLBm-JLJm)ωL+[MLMo+BmMo(BLBm-JLJm)ωL]2+JLJm式中ML———恆定負載力矩;BL———負載粘性摩擦系數;ωL———負載角加速度。


  當ML=0,ωL=0時,則得到與(4)式相同的所以(10)式是普遍適用的。令i2o=JLJm,m=MLioM0,ω=ioωLωo,b=BLi2oBm則(9)式簡化為I=iio=m+(b-1)ω+[m+(b-1)ω若m=0,b=0,I=ω2+1-ωω=0,I=m2+1+mb=1,I=m2+1+m即在b=1時速度對傳動比選擇無影響,一般1的情況下,I是隨m及ω的增大而增大的在考慮負載綜合作用及初速不為零的條件下傳動比是要比io大一些。實際設計時,可按矩及角加速度的變化範圍選取某一中間值。

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