Tăng giảm tốc theo mô-men tối ưu FANUC: vì sao không thể đánh giá tải khi trục đi lên và đi xuống theo cùng một cách?
Dựa trên bốn trạng thái chuyển động của tăng giảm tốc theo mô-men tối ưu 30i-A, lập bảng lực có trọng lực và ma sát. Mô hình giải thích vì sao chiều chuyển động, chiều gia tốc và chiều lực dẫn động không đồng nhất.
Mục lục
Khi trục thẳng đứng đi xuống, động cơ vẫn có thể tác dụng lực hướng lên; giảm tốc khi đi xuống cũng có thể cần dự trữ lực dẫn động lớn hơn tăng tốc khi đi xuống. Chỉ nghĩ “đi lên nặng, đi xuống nhẹ” sẽ bỏ sót tổ hợp giữa hướng vận tốc và hướng gia tốc.
Vì sao chức năng của nhà sản xuất phân biệt bốn trạng thái
Sổ tay người dùng FANUC 30i/31i/32i-A B-63944EN/03, §20.4, trang 676–678 (bản sao công khai của sổ tay nhà sản xuất) áp dụng tăng giảm tốc theo mô-men tối ưu cho chạy nhanh: xét riêng tăng tốc chiều dương, giảm tốc chiều dương, tăng tốc chiều âm và giảm tốc chiều âm, rồi chọn đường cong gia tốc tương ứng theo tốc độ hiện tại. Chức năng phải đáp ứng điều kiện tăng giảm tốc trước nội suy và cấu hình liên quan; không thể chỉ vì chạy nhanh được cho phép mà cho rằng chức năng đang có hiệu lực.
Vẽ hướng lực trước khi đánh giá tải
Mô hình tự xây dựng có bộ phận chuyển động thẳng đứng khối lượng 400 kg; chiều lên là dương, gia tốc trọng trường lấy 9.8 m/s² và lực ma sát trượt có độ lớn 300 N, luôn ngược chiều chuyển động. Bỏ qua xi lanh cân bằng, đối trọng và tổn hao truyền động. Lấy lực dẫn động F hướng lên là dương, ta có:
F=ma+mg+300·sign(v).
So sánh bốn trạng thái đều có độ lớn gia tốc 1.2 m/s², với mg=3920 N và độ lớn ma là 480 N:
| Trạng thái chuyển động | Dấu vận tốc v | Dấu gia tốc a | Lực dẫn động hướng lên F |
|---|---|---|---|
| Đi lên, tăng tốc | + | + | 4700 N |
| Đi lên, giảm tốc | + | − | 3740 N |
| Đi xuống, tăng tốc | − | − | 3140 N |
| Đi xuống, giảm tốc | − | + | 4100 N |
Khi đi xuống và giảm tốc, gia tốc thực sự hướng lên. Ngoài việc chịu trọng lực, lực dẫn động còn phải hãm chuyển động, nên lớn hơn mức 3140 N khi đi xuống và tăng tốc. Khi đi lên và giảm tốc, trọng lực giúp giảm vận tốc. Cả bốn giá trị F vẫn dương, cho thấy “trục đi xuống” không đồng nghĩa lực dẫn động cũng hướng xuống.
Cùng gia tốc không có nghĩa cùng trạng thái năng lượng
Công suất cơ học bằng Fv. Trong mô hình này, khi đi xuống F dương còn v âm nên công suất âm, nghĩa là năng lượng được đưa từ phía cơ cấu chuyển động trở lại phía dẫn động. Vì vậy, dự trữ lực dẫn động và khả năng xử lý năng lượng hãm là hai vấn đề. Không thể chỉ nhìn một giá trị mô-men cực đại để kết luận hãm khi hạ xuống chắc chắn đạt yêu cầu.
Mô-men khả dụng thực tế của động cơ còn thay đổi theo tốc độ quay; đối trọng, áp suất cân bằng và trạng thái ma sát cũng làm thay đổi kết quả trong bảng. Đó là lý do phải phân biệt khả năng theo chiều chuyển động, trạng thái tăng giảm tốc và tốc độ. Bài viết không coi lực dẫn động tuyến tính là mô-men trục động cơ; muốn quy đổi còn phải xác định bước dẫn vít me, tỷ số giảm tốc và hiệu suất theo chiều truyền năng lượng.
Dùng mô hình giải thích hiện tượng, không suy ra thông số máy từ ví dụ
Nếu đỉnh tải chỉ xuất hiện trong giai đoạn “đi xuống, giảm tốc”, trước hết nên phân tích riêng giai đoạn này và giai đoạn đi xuống, tăng tốc, thay vì lấy trung bình cả hành trình chiều âm. Mô hình trên không bao gồm đàn hồi cơ khí, điều chỉnh servo hay giới hạn hãm điện; không phải kết luận chẩn đoán hoặc căn cứ chỉnh thông số. Đường cong chức năng phải được xác định theo cơ cấu máy và khả năng thực tế. Xem tài liệu liên quan tại chuyên mục OPTION.