您当前的位置:首页资讯行业资讯正文

如何选择合适的联轴器降低伺服系统的共振?

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-09-18 浏览次数:5
     伺服系统是一种能够实现精确位置控制和速度控制的自动控制系统,广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域。伺服系统的核心部件是伺服电机和伺服驱动器,它们通过联轴器连接在一起,形成一个闭环控制系统。联轴器是一种用于连接两个旋转轴的机械元件,它可以传递扭矩和角度信号,同时可以补偿轴之间的偏差和吸收冲击和振动。

如何选择合适的联轴器降低伺服系统的共振?

  然而,在实际应用中,伺服系统往往会遇到一个难题:共振。共振是指当外界施加的周期性激励与系统固有的振动频率相近或相等时,系统会产生剧烈的振动现象。共振会导致系统性能下降,甚至造成系统损坏或失效。因此,如何选择合适的联轴器来降低伺服系统的共振,是一个值得关注的问题。

  伺服系统的共振原因和类型

  伺服系统的共振原因主要有以下几个方面:

  机械结构特性:不同的机械结构具有不同的固有频率和模态,当外界激励与某一固有频率相近或相等时,就会产生机械共振。机械共振受到机械结构刚度、阻尼、质量分布等因素的影响。

  电气参数特性:不同的电气参数具有不同的特征频率和阻抗,当外界激励与某一特征频率相近或相等时,就会产生电气共振。电气共振受到电气参数阻抗匹配、滤波器设置等因素的影响。

  控制参数特性:不同的控制参数具有不同的带宽和相位裕度,当外界激励与某一带宽或相位裕度相近或相等时,就会产生控制共振。控制共振受到控制参数调节方法、环路稳定性等因素的影响。

  根据共振发生在哪个环节,可以将伺服系统的共振分为以下几种类型:

  位置环共振:位置环是指通过位置传感器(如编码器)反馈位置信号,并通过位置控制器(如PID)进行位置误差补偿的闭环控制系统。位置环共振是指当外界激励与位置环固有频率或带宽相近或相等时,产生的剧烈振动现象。位置环共振的表现为:系统定位精度下降,定位过程中出现振荡或超调,定位结束后出现回弹或抖动。

  速度环共振:速度环是指通过速度传感器(如霍尔传感器)反馈速度信号,并通过速度控制器(如PI)进行速度误差补偿的闭环控制系统。速度环共振是指当外界激励与速度环固有频率或带宽相近或相等时,产生的剧烈振动现象。速度环共振的表现为:系统速度波动增大,运行过程中出现振荡或抖动,运行结束后出现冲击或停顿。

  电流环共振:电流环是指通过电流传感器(如霍尔传感器)反馈电流信号,并通过电流控制器(如PI)进行电流误差补偿的闭环控制系统。电流环共振是指当外界激励与电流环固有频率或带宽相近或相等时,产生的剧烈振动现象。电流环共振的表现为:系统电流波动增大,发热增加,噪音增大,效率降低。

  联轴器对伺服系统共振的影响

  联轴器作为伺服系统中连接伺服电机和负载的重要部件,对伺服系统共振有着重要的影响。联轴器的选择不当,可能会导致以下几种情况:

  联轴器刚度过高:如果联轴器刚度过高,会使得伺服系统整体刚度增加,从而使得系统固有频率提高,更容易与外界激励发生共振。此外,联轴器刚度过高,也会使得伺服系统阻尼减小,从而使得系统更难消除振动。

  联轴器刚度过低:如果联轴器刚度过低,会使得伺服系统整体刚度减小,从而使得系统固有频率降低,更容易与外界激励发生共振。此外,联轴器刚度过低,也会使得伺服系统扭矩传递能力降低,从而使得系统更难实现精确控制。

  联轴器不平衡:如果联轴器不平衡,会使得伺服系统在旋转过程中产生不平衡力和力矩,从而引起额外的振动和噪音。此外,联轴器不平衡,也会使得伺服系统在旋转过程中产生不平衡应力和应变,从而加速联轴器和其他部件的磨损和损坏。

  因此,在选择联轴器时,应该根据伺服系统的工作条件和性能要求,综合考虑联轴器的刚度、阻尼、质量、平衡等因素,选择合适的联轴器类型和规格。

  联轴器的类型和选择

  根据联轴器的结构和工作原理,可以将联轴器分为以下几种类型:

  刚性联轴器:刚性联轴器是一种没有弹性元件的联轴器,它可以实现两个旋转轴之间的严格同步,并能承受较大的扭矩。刚性联轴器适用于两个旋转轴之间没有相对位移和偏差,且运行平稳、无冲击的情况。刚性联轴器的优点是结构简单、成本低、传动效率高,缺点是不能补偿轴之间的偏差和吸收冲击和振动,容易产生噪音和磨损。常见的刚性联轴器有套筒式、法兰式、花键式等。

  弹性联轴器:弹性联轴器是一种有弹性元件的联轴器,它可以在一定范围内补偿两个旋转轴之间的相对位移和偏差,并能吸收冲击和振动。弹性联轴器适用于两个旋转轴之间有小量的相对位移和偏差,或运行不平稳、有冲击的情况。弹性联轴器的优点是能够保护机械部件,减少噪音和磨损,缺点是传动效率低、承载能力小、温度影响大。常见的弹性联轴器有橡胶式、弹簧式、齿形式等。

  液力联轴器:液力联轴器是一种利用液体动力学原理实现扭矩传递的联轴器,它由泵轮、涡轮和工作液组成,泵轮与输入轴连接,涡轮与输出轴连接,工作液在泵轮和涡轮之间循环流动。液力联轴器可以实现两个旋转轴之间的无接触传动,并能在一定范围内调节输出速度和扭矩。液力联轴器适用于两个旋转轴之间有较大的相对位移和偏差,或需要平稳启动、过载保护、变速调节的情况。液力联轴器的优点是能够实现柔性传动,减少冲击和振动,提高控制灵活性,缺点是传动效率低、发热大、占用空间大。常见的液力联轴器有恒转矩式、恒功率式、可变速式等。

  根据伺服系统的共振类型和原因,可以选择不同类型的联轴器来降低伺服系统的共振。以下是一些参考建议:

  位置环共振:位置环共振主要由机械结构特性和控制参数特性引起,因此可以选择弹性联轴器或液力联轴器来降低位置环共振。弹性联轴器或液力联轴器可以增加系统阻尼,降低系统固有频率,从而降低位置环共振。同时,还应该合理调节位置控制参数,提高位置环带宽和相位裕度,从而提高位置环稳定性。

  速度环共振:速度环共振主要由电气参数特性和控制参数特性引起,因此可以选择刚性联轴器或弹性联轴器来降低速度环共振。刚性联轴器或弹性联轴器可以提高系统刚度,提高系统特征频率,从而降低速度环共振。同时,还应该合理调节速度控制参数,提高速度环带宽和相位裕度,从而提高速度环稳定性。

  电流环共振:电流环共振主要由电气参数特性引起,因此可以选择刚性联轴器或液力联轴器来降低电流环共振。刚性联轴器或液力联轴器可以提高系统阻抗匹配,提高系统特征频率,从而降低电流环共振。同时,还应该合理设置电流滤波器,提高电流环带宽和相位裕度,从而提高电流环稳定性。

  综上所述,伺服系统的共振是一个影响系统性能和寿命的重要问题,选择合适的联轴器是降低伺服系统共振的有效方法。在选择联轴器时,应该根据伺服系统的工作条件和性能要求,综合考虑联轴器的刚度、阻尼、质量、平衡等因素,选择合适的联轴器类型和规格。

声明:凡资讯来源注明为其他媒体来源的信息,均为转载自其他媒体,并不代表本网站赞同其观点,也不代表本网站对其真实性负责.您若对该文章内容有任何疑问或质疑,请立即与本网站联系,本网站将迅速给您回应并做处理.
联系QQ:1325426082
邮箱:1325426082@qq.com

“如果发现本网站发布的资讯影响到您的版权,可以联系本站!同时欢迎来本站投稿!