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步进电动机低频振荡的原因(步进电动机低频振荡

来源:www.xrdq.ne   时间:2023-01-03 23:25   点击:135  编辑:admin   手机版

1. 步进电动机低频振荡的原因有哪些

1.故障原因①由于磨损轴承间隙过大;②气隙不均匀;③转子不平衡;④转轴弯曲;⑤铁芯变形或松动;⑥联轴器(皮带轮)中心未校正;⑦风扇不平衡;⑧机壳或基础强度不够;⑨电动机地脚螺丝松动;⑩笼型转子开焊断路;绕线转子断路;加定子绕组故障。 

2.故障排除①检修轴承,必要时更换;②调整气隙,使之均匀;③校正转子动平衡;④校直转轴;⑤校正重叠铁芯,⑥重新校正,使之符合规定;⑦检修风扇,校正平衡,纠正其几何形状;⑧进行加固;⑨紧固地脚螺丝;⑩修复转子绕组;修复定子绕组。

2. 步进电动机低频振荡的原因有哪些方面

1、步进电机和驱动器是否配套,这是很关键的:如果它们并不配套的话,下面的一些步骤的调节细分、驱动电流、速度很可能都是白费力气。

2、现在的步进电机驱动器分数字式和模拟式两种,模拟式的驱动步进电机时噪声较大,而数字式的基本没有。其原因大致在于数字式里面增加了一块DSP芯片进行步进电机驱动优化。所以如果要确保噪音和振动尽量小的话,建议选用数字式步进电机驱动器。

3、正确地调节步进电机驱动器的细分和电流,细分越大,电机里的线圈变化幅度也就越小,也就减轻了噪声。细分一般建议设置在8细分及以上,如果使用查表法来实现加减速和匀速时的速度计算、控制,对于一般的MCU,都是很容易胜任的。在保证步进电机有足够的力矩带动负载情况下,也应尽量减小驱动电流,该参数设置得越小,同样电机里的线圈电流变化幅度也就越小。

4、正确设置步进电机加减速度,最高运行速度。实验表明,步进电机在加减速过程中,更容易产生额外的噪声。解决的方法即是在保证步进电机加减速不丢步情况下,可以适当提高步进电机的加减速度。在轻负载情况下,步进电机的加减速应该控制在1S以内,不然会听到很明显的电机加减速时,驱动电流频率改变带来的噪声。设定最高运行速度时,则需要考虑电机力矩是否足够以带动负载,该速度下是否会和连接的机械结构发生共振。

3. 低频率和高频率对步进电机运行的影响

可以考虑一下是不是相序的问题,有可能是接触不良。或者是驱动器本身有问题。你的现象不像是干扰,干扰的话只是速度不正常。如果是单片机控制的,那就有可能是相序分配的程序没写好!

在启动或加速时如果步进脉冲变化太快,转子由于惯性而跟随不上电信号的变化,产生堵转或失步在停止或减速时由于同样原因则可能产生超步。为防止堵转、失步和超步,提高工作频率,要对步进电机进行升降速控制。

步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下,只要控制脉冲频率即可获得所需速度。由于步进电机是借助它的同步力矩而启动的,为了不发生失步,启动频率是不高的。

4. 步进电动机为什么会发生振荡现象

       清华大学和北京第一机床厂合作研制的我国第一代三座标数控铣床样机,于1958年9月末在清华大学诞生。 它标志着我国机床技术现代化的一个新的起点。

 

      1946年电子计算机在美国诞生,3年以后应企业需求麻省理工学院尝试将这一新技术与机床相结合并于1951年研制出世界第一台数字程序控制机床样机 (以下简称数控机床 ) ,其最初目的是用于解决直升飞机旋翼曲面的多品种小批量高效加工问题,应用中这种自动化机床的技术和经济潜力很快引起了美国政府和机床制造业的关注。 在美国政府的资助和推动下,针对飞机制造业的需要,一些机床企业从1954年起陆续推出了一批大型专用数控机床,用于加工飞机蒙皮壁板和异型梁架,应用结果不仅提高了产品质量而且将生产率提高了几倍,十几倍甚至几十倍,产生了很大的技术和经济效益。

 

      为了解决繁琐的加工程序的编制难题,同期还启动了自动编程工具( APT )的开发,为数控机床的推广应用创造了条件。1958年加工中心诞生,不久就出现了用于加工复杂型面的 5 轴数控机床。 所有这些成就使业界公认,融合了计算机技术和机床技术的数控机床是产业革命以来机床技术和制造装备的重大革新,出现了新的数字化制造时代的曙光。

 

       中国有5000多年的文明史,早在春秋战国时期就掌握了先进的金属冶炼和加工技术,建造了车削装置的原型,撰写出人类历史上最早有关制造技术和产品标准化的著作。直到17世纪末,中国在农机具、船舶、兵器、天文仪器和日用品等领域的制造技术和装备一直是世界领先的. 此后在西方发生了产业革命并诞生了近代科学,同一时期的清王朝却推行闭关锁国的政策,致使中国日益落后不断挨打。

 

      制造业是国家的支柱产业,没有发达的制造业就不会有强大的国家,而制造业的基础装备就是机床,面对50年代初上述机床技术的重大革新,我们不能坐等落后,我们要有所作为,迎头赶上去。 为此1957年秋,机械系开始组织力量进行数控机床的预研。 此前,1956年机械系张伯鹏撰写了“加工过程程序控制技术”一文,阐述了机床程序控制的原理和发展。 同期池去病进行了机械、继电式的车床程序技术的研究。

 

       中央提出向科学进军的号召后,1957年下半年全国逐渐转入高亢状态,1958年“大跃进” 开始,北京市领导要求清华大学和北京第一机床厂共同研制数控机床。 校内则由机械和电机二系共同承担,从两系抽调了十几位教师,其中有两位是中年其余均为青年教师,还有几位技师和工人,以及几十名两系在读的高年级学生组成攻关班子,全体人员的平均年龄仅为23岁。项目负责人及骨干有机械系的邹致圻,张伯鹏,韩至骏,李民范等和电机系的王尔乾,徐路,李芳云,葛长华等。

 

       这支年轻的攻关队伍中,除了两位中年教师在国外进修时得到少许数控学术会议的公开资料外,谁也没有搞过数控机床,但是不畏艰险勇攀高峰则是大家的共识。为了确保攻关任务的成功,同时开展了两台数控机床的研制。在确定技术方案时,一方面要考虑先进性,另一方面也要考虑当时我国的工业和技术条件。 在这个基础上确定了编号为 101的数控机床采用了直流电机半闭环伺服系统,由电机系为主承担,编号为102 的数控机床采用了步进电机液压伺服马达开环系统,由机械系为主承担。

 

       经过几个月紧张的研究、设计和试制,1958年夏初完成了数控机床的第一轮研制,尽管外形看上去还比较粗糙,但这是我们自己攻关的成果,当数控机床在指令控制下开始运动时,大家欢欣鼓舞。但是不出所料,在整个系统的联动、调试中却出现一些分立状态下所不曾出现的新问题,主要是步进电机的振荡,直流电机半闭环伺服系统的振荡,液压伺服马达的振荡,以及数控系统的误操作等。

 

       面对技术难题,攻关组进入了分析问题、解决问题的苦战攻关阶段,大家夜以继日,渡过了多少个不眠之夜。为了减少数控系统的误操作,将所用的全部电子管都作了老化筛选,对所有焊点都进行了虚焊检查,对所有的电器都进行了接点测试。并改进了数控系统的电源和运算部分的抗电磁干扰能力,限于当时我国的整体技术水平和当时所能获得的器件质量,要想得到很可靠的数控系统是有困难的,但是经过一番努力还是有效地提高了系统的可靠性。

 

        那时,数控程序是录在穿孔纸带上,再经过纸带输入机输入给数控系统,输入机采用了当时邮电部门使用的通讯用发报机。输入程序出错常造成数控系统误操作,其原因则主要是穿孔有误以及输入机输入出错,后者的成因有纸带磨损和光电干扰等。在穿孔纸带较长时更难避免输入程序出错,为此要求在输入前对穿孔带必须进行仔细的校对,保证已穿孔待用的纸带整洁无损并尽量消除输入机的光电干扰。

 

      采取上述这些措施,事后看起来自是理所当然,但在当时缺乏经验且高亢紧张的攻关环境中,却是多少人通过多少个日日夜夜反复实践才获得的真知,对未知世界的探索每前进一步都要付出多少艰辛啊。

 

      攻关组面对的另一个“拦路虎”就是伺服系统的震荡。直流电机半闭环伺服系统通过调整系统增益和负载,在一定允差和进给速度下问题开始得到初步解决。而在步进电机液压伺服马达开环系统中,步进马达和液压伺服马达都存在振荡,当时距国庆日只有几周时间了,为了尽快解决问题,许多攻关组成员都轮班工作在现场,几位项目负责人和骨干更是一周难睡几小时,坚持攻关。许多技术措施常是几小时讨论决定,随即付诸实施,不行再研究再实践,这种理论和实践在时间流上的非常规的快速循环,促进了问题的解决。

 

      就这样通过采取减少转子质量和气隙,增加阻尼等措施,使步进电机的振荡得到抑制,通过伺服阀增益、调整及结构的合理化,使液压伺服马达的性能得到了改进。所有上述问题得到初步解决后,数控机床的伺服系统开始进入工作状态。这时距离国庆日只有几天了。

 

       在提高数控系统可靠性和克服伺服系统震荡的同时,还有一系列技术困难摆在大家面前,首先是研制的滚珠丝杠转动不畅,有时甚至卡住,几经拆卸和分析,改进了反向器,滚珠丝杠的性能才得到改进。另一个问题是机械传动间隙较大,问题看来并不复杂,解决起来却很棘手。由于滚珠丝杠存在螺距误差。成对螺母调得过紧,某些位置就会卡死,调得松些另一些位置上间隙又会过大,只好折衷解决,难以完全消除间隙。机械传动间隙还来自齿轮付传动,为此研制了齿隙可调的传动齿轮并改进了轴承预紧方式。

 

      为了进行数控加工,进行了一系列工艺准备工作,包括设置零位,确定对零方法,准备球头铣刀,设计工装卡具,选择切削用量,确定走刀路线等,这些工作都属传统工艺范围,但用于数控加工又衍生出许多新问题,大家只有边干边学。编制加工程序不仅需要计算,还需要数值化并将之转化为穿孔带,当时没有计算机辅助,全靠人工和手摇计算器计算,根据计算结果制备的穿孔带全靠人工去校核。所有这些工作不仅工作量巨大而且十分繁琐,但又不能出错,因为一个字符错误就有可能导致严重加工事故。

 

      从那时起我们逐渐熟悉如何不是孤立地而是整体地看待和处理系统问题,逐渐掌握如何调试一个复杂的机械 、电气、电子系统,对一系列关键技术不仅学会搞清它的工作原理,还能够把它设计、研制出来并进行成功的调试。通过数控机床的概念设计、方案选择、结构设计、器件选择、订货、验收、试制、装配、试验、调试及其加工应用工程的完成,锤炼并大大提高了这支年轻的攻关队伍的才干,造就了我国一代数控技术人才群体,其中好几位后来都成为我国数控技术开发应用的先驱和知名的数控专家。

 

      回想1958年10月1日前的那段时间,由于当时国力有限,在当时特定情况下,完成攻关所需人力和物资采取了需要什么就调用什么的办法来解决。系内能解决的在系攻内解决,系内解决不了的跨系调用,校内解决不了的报北京市在市范围内解决。比如从北京第一机床厂调来技术工人参加攻关,不少机电器材都是从市属企业调入的。在调用过程中到处开绿灯,有力地保证了攻关任务的完成。 整个攻关过程受到市,校各级领导的重视,当时的市领导第一把手多次会同其他负责人在后半夜驱车来到攻关现场,了解攻关进度,给大家很大鼓舞。当时的研制条件比较简陋,整个攻关现场安置在新航空馆楼下系图书馆的一间阅览室内,动力电和冷却水源都是临时接的,两台3号立铣,几台立柜大小的数控系统和电器柜,能源系统,钳工台,加上几十个人都集中在这几十平方米的面积上。因为是夜以继日的干,人实在累了就到楼上系图书馆书库里休息一会。尽管条件艰苦,但是大家工作热情高涨,困难再大也决心要把中国的数控机床搞出来。

 

      1958 年9月30日我国第一代三坐标数控立式铣床样机研制成功,数控机床按照给定程序指令切出了预期的字形和工件。这一成功不仅打破了国外对我国的技术封锁,更重要的是开我国制造现代化之先河,作为先进制造技术核心的数字化制造技术的开发和应用在我国从此启动

5. 步进电动机低频振荡的原因有哪些表现

1、首先排查步进电机的安装环境,是否在共振区,可以通过增加变速器的方法去提高步进电机的运行转速

2、如果电机的安排环境正常,可以通过使用带有细分功能的步进电机驱动器,调整驱动器的细分来解决。是目前较为简单的方法

3、可以在电机轴上加上一个特制的磁性阻尼器去减小噪音以及振动

4、调整步进电机的歩距角来解决,比如将两相的步进电机换成三相或者五相歩距角更小的电机

5、如果成本允许,可以将步进电机换成伺服电机,伺服电机的性能可以很好的解决噪音以及振动的问题,相应的成本会增加。

6. 步进电机低速抖动的原因

一般造成步进电机

抖动是因为步进电机在低速运转的情况,通常这种情况的解决方法如下:

如果步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比等机械传动避开共振区;

采用带有细分功能的步进电机驱动器,这是最简便的方法;

可以更换成步矩角更小的步进电机,如果您用的是两相步进电机,可以更换成三相或五相的步进电机;

更换成交流伺服电机,可以避免抖动,但是费用很高;

可以在步进电机的轴上加磁性阻尼器,缺点就是改变机械的结构较大;

7. 简要说明步进电动机的低频共振现象

下面列举几个原因:

步进电机输入电流过大时,运行过程中会产生电流声。

步进电机与周围零件产生了共振,正常情况下步进电机运行时本身就有振动,当转速到达某个值时,会与周围物体产生共振。

步进电机驱动器细分调的过小时,电机转动时精度较低,步距角过大,会出现较大振动。

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