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伺服電機和步進電機絲桿選型問題總結

 新聞資訊     |      2020-10-28 14:26:43

  伺服電機和步進電機絲桿選型問題總結

  東臺市繁展金屬制品有限公司總結如下:

  工況條件:

  負載的總質量(包含工作臺)M1=10kg

  負載的*大移動速度:VM=80mm/s

  絲桿質量: Ms = 1.24 kg

  絲桿外徑: Da = 20 mm

  絲桿螺距值: P = 20 mm

  絲桿與水平面之間的角度: θ= 0°

  絲桿的摩擦系數:u1 = 0.3

  加速時間:t1 = 0.1s

  絲桿軸向外力: FA = 0 N

  電機轉速: n1 = 3000 rpm

  安全系數: Sf = 1.5

  預選伺服電機額定轉動慣量:JS = 0.000056 kg*m^2

  預選伺服電機額定功率: PS = 400 w

伺服電機和步進電機絲桿選型問題總結

  一、伺服電機選型:

  1.對應負載*大移動速度輸入轉速

  由 n2 =(60*VM)/60 rpm

  得 n2 = 240rpm

  2.計算所需的減速比

  由 I = n1/n2

  得 I = 12.5 (*終選定的減速比值小于等于計算值,因為減速機減速比是固定值)

  3.計算負載總的轉動慣量

  由JK=1/2*M*R^2 計算出絲桿的轉動慣量、滑動負載的轉動慣量、其它件的轉動慣量

  3.1絲桿的轉動慣量

  由 J1 = 1/8* Ms*Da^2

  得 J1 = 0.000062kg*m^2

  3.2滑動負載的轉動慣量

  由 J2 = M1*( P/2*PI())^2

  得 J2 =0.000101321 kg*m^2

  3.3其它連接件的轉動慣量

  J3 = 0.00001 kg*m^2

  3.4 部件總轉動慣量

  由JK= J1+J2+J3

  得JK=0.000173321 kg*m^2

  4. 計算折算到電機端負載總的轉動慣量

  由 JD=JK/(i^2)

  得 JD=1.109*10^-6kg*m^2

  5.計算折算到電機端負載轉動慣量與預選電機轉動慣量比

  由 IJ = JD/JS (IJ=JD/JS <20則合格,否則不合格)

  得 IJ = 0.019808

  6.計算負載總的扭矩

  6.1 勻速時的軸向負載

  由 F1 = M1*g*sinθ+u1*M1*g*cosθ

  得 F1 = 30 N

  6.2勻速時的軸向扭矩

  由T = (F1*P)/2*PI()

  得T = 0.0954 N*M

  6.3加速時的角加速度

  由ε=(2*PI()*n2)/(60*t1)

  得ε= 251.3 rad/s^2

  6.4加速時的軸向扭矩

  由Ta = JK*ε

  得Ta = 0.0435 N*M

  6.5負載總的扭矩

  由Tz = (Ta+T)*Sf

  得Tz = 0.2085 N*M

  7.計算預選伺服電機額定扭矩

  由T0 = 60*PS/(2*PI()*n1)

  得 T0 = 1.27N*M

  8.計算預選伺服電機經過減速機后的扭矩

  由 TK = T0*i

  得 TK = 15.91

  9. 計算預選伺服電機經減速后與負載總扭矩比

  由I2 = TK/TZ (I2=TK/TZ>2則合格,否則不合格)

  得 I2 = 76.3

  對于伺服電機選型,計算出的速比,只要我們電機功率合適,速比值比計算值小都能使用;如果按照計算出的速比值、負載總扭矩、輸入轉速直接計算出來的電機功率;往往電機功率值很小,而減速機速比很大;所以我們通過預選合適功率的電機,和合適的速比來跟負載的轉動慣量和負載的總扭矩值比較,選出合適的電機。

  二、步進電機選型:

  1. 計算折算到電機端負載總的轉動慣量與預選步進電機轉動慣量比

  由IB=JD/JB (IB=JD/JB<5則合格,否則不合格)

  2. 計算步進電機帶動負載運行需要的總扭矩

  由TB = Tz*Sf

  得TB = 0.312 N*M

  3.預選步進電機實時取值

  TX = 4.5 N*M (對應皮帶線速度輸入轉速<300RPM,按額定扭矩,否則查找拒聘曲線圖手動輸入)

  4. 預選步進電機經過減速機后的扭矩

  由TB0 = TX* i

  得TB0 = 56.25 N*M

  5.預選步進電機經過減速后與步進電機帶動負載運行需要總扭矩比

  由IB0 = TB0/TB (IB0=TB0/TB>1.5則合格,否則不合格)

  得IB0 = 179.78

  步進電機:對應皮帶線速度輸入轉速<300RPM,按額定扭矩,否則查找拒聘曲線圖手動輸入

  *注:

  1.手動輸入的速比值一定要比自動計算出來的小

  2.選步進電機時手動輸入的扭矩值要比額定扭矩值小

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