CN111859661B - 压力机偏心机构的惯量确定方法 - Google Patents

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Abstract

压力机偏心机构的惯量确定方法，包括以下步骤：采集压力机在正常运行时电机的转速随时间变化的转速数据并在软件程序中生成对应的实际转速‑时间曲线；采集压力机在正常运行时电机的扭矩随时间变化的扭矩数据；根据偏心机构的设计惯量值计算得到电机侧的惯量参考值；根据扭矩数据、电机的摩擦扭矩及惯量参考值生成参考转速‑时间曲线并与实际转速‑时间曲线的放置于同一坐标系中；在软件程序中通过调整惯量参考值改变参考转速‑时间曲线的形状使其与实际转速‑时间曲线的加减速段重合；以及根据调整后的惯量参考值计算得到偏心机构的真实惯量值。该压力机偏心机构的惯量确定方法能够确定压力机偏心机构的惯量。

Description

压力机偏心机构的惯量确定方法
技术领域
本发明涉及一种惯量确定方法，尤其是一种用于压力机偏心机构的惯量确定方法。
背景技术
偏心机构是大型伺服压力机的重要组成部分，偏心机构的惯量数据是制造商根据设计参数计算得出的理论值。由于材料以及加工精度等问题，实际的偏心机构的惯量和理论值存在误差。若在现场调试过程中采用偏心机构的惯量的理论值，则会导致性能达不到之前方案选型时的理论计算值，还会影响能量管理的控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种压力机偏心机构的惯量确定方法，能够确定压力机偏心机构的惯量。
本发明提供了一种压力机偏心机构的惯量确定方法，包括以下步骤：
采集压力机在正常运行时电机的转速随时间变化的转速数据并在软件程序中生成对应的实际转速-时间曲线；
采集压力机在正常运行时电机的扭矩随时间变化的扭矩数据；
根据偏心机构的设计惯量值计算得到电机侧的惯量参考值；
根据扭矩数据、电机的摩擦扭矩及惯量参考值生成参考转速-时间曲线并与实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中；
在软件程序中通过调整惯量参考值改变参考转速-时间曲线的形状使其与实际转速-时间曲线的加减速段重合；以及
根据调整后的惯量参考值计算得到偏心机构的真实惯量值。
本发明提供的压力机偏心机构的惯量确定方法，先在软件程序中生成压力机在正常运行时的实际转速曲线，再根据扭矩、电机摩擦系数和偏心机构的设计惯量值在软件程序中生成电机侧参考转速曲线，通过在软件程序中调整电机侧的惯量值改变参考转速曲线的形状使其与实际转速曲线的加减速段重合，在确定电机侧的实际惯量后计算的到偏心机构的真实惯量值。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的再一种示意性实施方式中，压力机的电机通过西门子SIMOTION运动控制系统驱动。步骤：采集压力机在正常运行时电机的转速随时间变化的转速数据并在软件程序中生成对应的实际转速-时间曲线具体为通过西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能记录电机的转速随时间变化的转速数据并生成实际转速-时间曲线。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的又一种示意性实施方式中，步骤：采集压力机在正常运行时电机的扭矩随时间变化的扭矩数据具体为通过西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能记录电机的扭矩随时间变化的扭矩数据。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式中，步骤：根据扭矩数据、摩擦扭矩及惯量参考值生成对应参考转速数据的参考转速-时间曲线并与实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中包括以下步骤：
通过西门子SIMOTION运动控制系统的SCOUT软件程序里面的Function功能以及转速惯量公式生成参考转速-时间曲线；以及
将西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能记录并生成的实际转速-时间曲线导入西门子SIMOTION运动控制系统的SCOUT软件程序内并与参考转速-时间曲线放置于同一坐标系。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式中，转速惯量公式为：
Figure BDA0002589502410000021
其中，N表示电机转速，M表示电机扭矩,M摩擦表示电机摩擦扭矩，J表示电机侧的惯量。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式中，该方法还包括以下步骤：
根据转速数据和扭矩数据确定电机的摩擦扭矩。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式中，步骤：根据转速数据和扭矩数据确定电机的摩擦扭矩包括以下步骤：
通过西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能将记录的扭矩数据生成扭矩-时间曲线并与实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中；以及
通过实际转速-时间曲线中的匀速段的位置确定摩擦扭矩。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式中，该方法还包括以下步骤：
在软件程序中调整摩擦扭矩使参考转速-时间曲线中的转速保持稳定循环。
在压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式中，通过如下公式计算得到惯量参考值和真实惯量值：
Figure BDA0002589502410000031
其中，J电机侧表示电机侧惯量，n表示电机数量，r表示电机减速比，J负载侧表示负载侧惯量，J电机表示电机自身惯量。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为压力机偏心机构的惯量确定方法的一种示意性实施方式的流程图。
图2为生成参考转速-时间曲线的步骤流程图。
图3用于表示调整惯量参考值前的参考转速-时间曲线与实际转速-时间曲线。
图4用于表示调整惯量参考值后的参考转速-时间曲线与实际转速-时间曲线。
图5为压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式的流程图。
图6为确定电机的摩擦扭矩的步骤流程图。
图7用于表示扭矩-时间曲线与实际转速-时间曲线。
图8用于表示调整摩擦扭矩前的参考转速-时间曲线与实际转速-时间曲线。
标号说明
L1 实际转速-时间曲线
L2 参考转速-时间曲线
L3 扭矩-时间曲线
t1 加速段
t2 减速段
t3 匀速段
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
图1为压力机偏心机构的惯量确定方法的一种示意性实施方式的流程图。参照图1，压力机偏心机构的惯量确定方法包括以下步骤：
S10：采集压力机在正常运行时电机的转速随时间变化的转速数据并在软件程序中生成对应的实际转速-时间曲线。在示意性实施方式中，压力机的电机通过西门子SIMOTION运动控制系统驱动，该运动控制系统具有数个传感器，并能够通过数个传感器实时反馈电机的运行数据。该运动控制系统的软件程序中的Trace功能可以记录电机的转速随时间变化的转速数据并生成实际转速-时间曲线。然而并不限于此，在其他示意性实施方式中也可以通过添加传感器实现电机的转速的采集，并借用其他软件程序生成实际转速-时间曲线。
S20：采集压力机在正常运行时电机的扭矩随时间变化的扭矩数据。在示意性实施方式中，同样通过西门子SIMOTION运动控制系统的软件程序中的Trace功能在记录电机的转速数据的同一时间记录电机的扭矩数据。
S30：根据偏心机构的设计惯量值计算得到电机侧的惯量参考值。具体为根据公式：
Figure BDA0002589502410000051
计算，其中，J电机侧表示电机侧惯量，n表示电机数量，r表示电机减速比，J负载侧表示负载侧惯量，J电机表示电机自身惯量。电机自身惯量J电机可以采用电机制造商提供的参数，电机数量n和电机减速比r为已知的压力机的设计参数，将偏心机构的设计惯量值带入负载侧惯量J负载侧即可计算出电机侧惯量J电机侧，此时电机侧惯量J电机侧为电机侧的惯量参考值。
S50：根据扭矩数据、电机的摩擦扭矩及惯量参考值生成参考转速-时间曲线并与实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中。其中，扭矩数据和惯量参考值已在步骤S20和步骤S30中获得，电机的摩擦扭矩可以采用电机制造商提供的参数。
图2为生成参考转速-时间曲线的步骤流程图。参照图2，在示意性实施方式中，S50具体包括以下步骤：
S51：通过西门子SIMOTION运动控制系统的SCOUT软件程序里面的Function功能以及转速惯量公式生成参考转速-时间曲线。SCOUT软件程序为SIMOTION运动控制系统的模拟仿真软件，通过输入数据和公式能够生成各种模拟仿真情况下的曲线特征。转速惯量公式具体为：
Figure BDA0002589502410000052
其中，N表示电机转速，M表示电机扭矩,M摩擦表示电机摩擦扭矩，J表示电机侧的惯量。在公式中，电机摩擦扭矩M摩擦已知，将步骤S20中记录的扭矩数据带入电机扭矩M，将步骤S30中计算得出的电机侧的惯量参考值带入电机侧的惯量J，此时通过SCOUT软件程序可得到参考转速-时间曲线。
S52：将西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能记录并生成的实际转速-时间曲线导入西门子SIMOTION运动控制系统的SCOUT软件程序内并与参考转速-时间曲线放置于同一坐标系。
S70：在软件程序中通过调整惯量参考值改变参考转速-时间曲线的形状使其与实际转速-时间曲线的加减速段重合。图3和图4用于表示调整惯量参考值前后的参考转速-时间曲线与实际转速-时间曲线。参照图3，由于电机的惯量变化会影响电机的转速，可以看出此时的惯量参考值与电机侧的实际惯量值存在差异。参照图4，在通过软件程序调整输入的惯量参考值后，参考转速-时间曲线L2的形状会产生改变，并且当参考转速-时间曲线L2与实际转速-时间曲线L1的加速段t1和减速段t2重合时，此时软件程序输入的惯量参考值等于电机侧的实际惯量值。
S80：根据调整后的惯量参考值计算得到偏心机构的真实惯量值。利用公式：
Figure BDA0002589502410000061
计算，将步骤S70中得到的电机侧的实际惯量值带入电机侧惯量J电机侧即可计算得到偏心机构的实际惯量值J负载侧。
本发明提供的压力机偏心机构的惯量确定方法，先在软件程序中生成压力机在正常运行时的实际转速曲线，再根据扭矩、电机摩擦系数和偏心机构的设计惯量值在软件程序中生成电机侧参考转速曲线，通过在软件程序中调整电机侧的惯量值改变参考转速曲线的形状使其与实际转速曲线的加减速段重合，在确定电机侧的实际惯量后计算的到偏心机构的真实惯量值。
图5为压力机偏心机构的惯量确定方法的另一种示意性实施方式的流程图。参照图5，其与图1所示的压力机偏心机构的惯量确定方法相同的步骤不再赘述，其区别在于，压力机偏心机构的惯量确定方法还包括：
S30：根据转速数据和扭矩数据确定电机的摩擦扭矩。有时电机制造商不能提供电机的摩擦扭矩，或者提供的摩擦扭矩存在较大误差，此时需要在步骤S50前确定摩擦扭矩。图6为确定电机的摩擦扭矩的步骤流程图。参照图6，步骤S40具体包括以下步骤：
S31：通过西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能将记录的扭矩数据生成扭矩-时间曲线并与实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中；
S32：通过实际转速-时间曲线中的匀速段的位置确定摩擦扭矩。图7用于表示扭矩-时间曲线与实际转速-时间曲线。参照图7，在电机的输出扭矩等于摩擦扭矩时，电机会出现匀速转动，通过对照实际转速-时间曲线L1的匀速段t3可以在扭矩-时间曲线L3中查找到与摩擦扭矩数值相等的扭矩值，借此确定电机的摩擦扭矩。
S60：在软件程序中调整摩擦扭矩使参考转速-时间曲线L2中的转速保持稳定循环。图8用于表示调整摩擦扭矩前的参考转速-时间曲线与实际转速-时间曲线。参照图8，有时在步骤S30中的到的摩擦扭矩并不精确，根据其在步骤S50生成的参考转速-时间曲线L2并不能表现电机的转速变化特征，此时需要在步骤S70之前在软件程序中调整摩擦扭矩使参考转速-时间曲线L2的形状产生改变，直到如图3所示能够正确表现电机的转速变化特征。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.压力机偏心机构的惯量确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集压力机在正常运行时电机的转速随时间变化的转速数据并在软件程序中生成对应的实际转速-时间曲线；
采集压力机在正常运行时电机的扭矩随时间变化的扭矩数据；
根据偏心机构的设计惯量值计算得到电机侧的惯量参考值；
根据所述扭矩数据、电机的摩擦扭矩及所述惯量参考值生成参考转速-时间曲线并与所述实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中；
在软件程序中通过调整所述惯量参考值改变所述参考转速-时间曲线的形状使其与所述实际转速-时间曲线的加减速段重合；以及
根据调整后的惯量参考值计算得到偏心机构的真实惯量值。
2.如权利要求1所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，压力机的电机通过西门子SIMOTION运动控制系统驱动，其中，步骤：采集压力机在正常运行时电机的转速随时间变化的转速数据并在软件程序中生成对应的实际转速-时间曲线具体为通过西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能记录电机的转速随时间变化的转速数据并生成所述实际转速-时间曲线。
3.如权利要求2所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，其中，步骤：采集压力机在正常运行时电机的扭矩随时间变化的扭矩数据具体为通过西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能记录电机的扭矩随时间变化的扭矩数据。
4.如权利要求3所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，其中，步骤：根据所述扭矩数据、所述摩擦扭矩及所述惯量参考值生成对应所述参考转速数据的参考转速-时间曲线并与所述实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中包括以下步骤：
通过西门子SIMOTION运动控制系统的SCOUT软件程序里面的Function功能以及转速惯量公式生成所述参考转速-时间曲线；以及
将西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能记录并生成的所述实际转速-时间曲线导入西门子SIMOTION运动控制系统的SCOUT软件程序内并与所述参考转速-时间曲线放置于同一坐标系。
5.如权利要求4所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，其中，所述转速惯量公式为：
Figure FDA0002589502400000021
其中，N表示电机转速，M表示电机扭矩,M摩擦表示电机摩擦扭矩，J表示电机侧的惯量。
6.如权利要求3所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，其中，该方法还包括以下步骤：根据所述转速数据和所述扭矩数据确定电机的所述摩擦扭矩。
7.如权利要求6所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，其中，步骤：根据所述转速数据和所述扭矩数据确定电机的摩擦扭矩包括以下步骤：
通过西门子SIMOTION运动控制系统的Trace功能将记录的扭矩数据生成扭矩-时间曲线并与所述实际转速-时间曲线的放置于同一坐标系中；以及
通过实际转速-时间曲线中的匀速段的位置确定所述摩擦扭矩。
8.如权利要求6所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，其中该方法还包括以下步骤：
在软件程序中调整所述摩擦扭矩使所述参考转速-时间曲线中的转速保持稳定循环。
9.如权利要求1所述的压力机偏心机构的惯量确定方法，其中，通过如下公式计算得到所述惯量参考值和所述真实惯量值：
Figure FDA0002589502400000022
其中，J电机侧表示电机侧惯量，n表示电机数量，r表示电机减速比，J负载侧表示负载侧惯量，J电机表示电机自身惯量。
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