步進電機 滾珠絲杆 伺服電機與步進電機選型

2021-10-25 12:26:16 字數 2462 閱讀 8874

工況條件:

負載的總質量(包含工作台)m1=10kg

負載的最大移動速度:vm=80mm/s

絲杆質量: ms = 1.24 kg

絲杆外徑: da = 20 mm

絲杆螺距值: p = 20 mm

絲杆與水平面之間的角度: θ= 0°

絲杆的摩擦係數:u1 = 0.3

絲杆軸向外力: fa = 0 n

電機轉速: n1 = 3000 rpm

安全係數: 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

一、伺服電機選型:

1.對應負載最大移動速度輸入轉速

由 n2 = (60*vm)/60 rpm

得 n2 = 240 rpm

2.計算所需的減速比

由 i = n1/n2

得 i = 12.5 (最終選定的減速比值小於等於計算值,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 計算出絲杆的轉動慣量、滑動負載的轉動慣量、其它件的轉動慣量

3.1 絲杆的轉動慣量

由 j1 = 1/8* ms* da^2

得 j1 = 0.000062 kg*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 其它連線件的轉動慣量

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^-6 kg*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 = 1.27 n*m

8.計算預選伺服電機經過減速機後的扭矩

由 tk = t0*i

得 tk = 15.91

9. 計算預選伺服電機經減速後與負載總扭矩比

由i2 = tk/tz (i2=tk/tz >2則合格,否則不合格)

得 i2 = 76.3

對於伺服電機選型,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執行需要的總扭矩

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,

否則查詢拒聘曲線圖手動輸入)

4. 預選步進電機經過減速機後的扭矩

由tb0 = tx* i

得tb0 = 56.25 n*m

5. 預選步進電機經過減速後與步進電機帶動負載執行需要總扭矩比

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,否則查詢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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