7 recursos para comprender la inercia y la discordancia de la inercia

Al dimensionar el motor más apropiado para una aplicación determinada, factores como la inercia de la carga y la inercia del motor son consideraciones críticas. (A través de:Comprender los misterios de la falta de coincidencia de la inercia ')

Si los componentes mecánicos como acoplamientos, ejes y correas fueran infinitamente rígidos, sería posible dimensionar los motores basándose únicamente en los requisitos de par y velocidad. Desafortunadamente, este no es el caso.

En un motor y una carga acoplados de manera compatible, varios factores influyen en las resonancias mecánicas del sistema, incluida la inercia del rotor del motor (J _M ), la inercia de la carga (J _L ), la elasticidad de acoplamiento (K _S ), el par aplicado (T) y la amortiguación viscosa del acoplamiento (B _ML ), entre gound y rotor (B _M ) y entre el suelo y la carga (B _L ). Figura cortesía de Kevin Craig, Universidad de Hofstra.

Cada uno de estos componentes mecánicos tiene un grado de cumplimiento, lo que significa que cuando el motor intenta mover una carga, se producen vibraciones a frecuencias resonantes. El dimensionamiento exitoso del motor requiere cierta comprensión de la inercia, así que echemos un vistazo a algunos conceptos clave.

La inercia es la resistencia de cualquier objeto físico a cualquier cambio en su velocidad. A medida que aumenta la inercia, también lo hace la resistencia a la aceleración / desaceleración. La inercia de la carga, también conocida como el momento de inercia, se define como la resistencia de un objeto físico a cualquier cambio en su velocidad, desde la perspectiva del eje de rotación .

El momento de inercia (generalmente escrito como J ) en un servo sistema se puede dividir en dos partes:la inercia de la carga y la inercia del motor. La relación de momento de inercia es el momento de inercia de la carga dividido por el momento de inercia del motor. El desajuste de inercia se refiere a la diferencia de inercia física entre el motor y la carga.

Para ayudar con el dimensionamiento del motor, los fabricantes de motores suelen proporcionar información sobre la inercia de carga permitida. Exceder la carga permitida puede reducir el rendimiento, la vibración y el estancamiento.

Tenga en cuenta que no existe una fórmula para calcular una relación de inercia ideal; debe calcularse para cada aplicación.

Las altas relaciones de inercia de carga a motor disminuyen el ancho de banda operativo de la máquina, hacen que el motor trabaje más de lo que debería y, a menudo, aumentan los tiempos de estabilización, lo que resulta en una disminución rendimiento general.

Una forma de reducir la relación de inercia es usar cajas de cambios, ya que la relación de transmisión tiene un efecto de cuadrado inverso sobre la inercia de la carga. Esto permite operaciones de mayor velocidad y / o motores más pequeños y económicos. Otro enfoque es cambiar a un motor más grande con mayor inercia.

Además, los servos avanzados de hoy en día vienen con algoritmos de control de transmisión que se pueden usar para abordar los efectos de resonancia, lo que permite el uso de sistemas de mayor proporción para ciertas aplicaciones.

La inercia del rotor se puede ajustar mediante cambios en los materiales, las dimensiones y los diseños (como el diseño de "rueda de automóvil" que se muestra aquí). Crédito:A3

Aquí hay 7 recursos útiles para explorar temas de inercia y desajuste de inercia:

• Comprensión de los misterios de la falta de coincidencia de la inercia:este artículo en profundidad de los archivos A3 proporciona un desglose detallado del tema, incluidas las ecuaciones. Se centra en cómo la inercia y la rigidez del acoplamiento se combinan para crear inestabilidades en el funcionamiento del servoeje, y cómo se puede resolver este problema.
• Conceptos básicos sobre el dimensionamiento del servomotor:La excelente serie de módulos de aprendizaje en línea gratuitos relacionados con la robótica de Yaskawa America incluye este video que cubre los conceptos básicos del dimensionamiento del motor, como el par máximo, el par RMS y la relación de inercia. y velocidad.
• Vídeos de inercia de Robot Academy:Robot Academy en línea y gratuito de la Universidad de Tecnología de Queensland ofrece varios vídeos que exploran el tema de la inercia en diferentes contextos de robótica y control de movimiento.
• Conceptos básicos de dimensionamiento de motores:Inercia de carga:una guía concisa sobre el tema de la inercia del fabricante líder de motores Oriental Motor.
• Calculadora de índice de inercia en línea:Destaco ha proporcionado una herramienta en línea útil diseñada para ayudarlo a calcular los índices de inercia.
• Comprender la relación de inercia y su efecto en el rendimiento de la máquina:un excelente documento técnico de Mitsubishi Electric que explica los fundamentos de la relación de inercia y los peligros de seguir reglas básicas al dimensionar motores.
• Soluciones para reducir la resonancia del motor paso a paso:¿Sabía que ajustando el motor y / o cambiando la inercia de la carga puede reducir la resonancia del motor paso a paso? Obtenga más información en este artículo de los archivos A3.