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        選擇步進電機需要進行的一些力矩相關計算方法

        瀏覽次數:59       日期:2020-10-09
                選擇步進電機時,首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時,首先要計算機械系統的負載轉矩,電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中,各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機,負載力矩大。 
         
        選擇步進電機時,應使步距角和機械系統匹配,這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量,一是可以改變絲桿的導程,二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率,不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。 
         
        選擇功率步進電機時,應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率,使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量,使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。 
         
        步進電機
         
         選擇步進電機需要進行以下計算: 
         
        (1)計算齒輪的減速比 
        根據所要求脈沖當量,齒輪減速比i計算如下: 
        i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 
        式中φ ---步進電機的步距角(o/脈沖) 
        S ---絲桿螺距(mm) 
        Δ---(mm/脈沖) 
         
        (2)計算工作臺,絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量Jt。 
        Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2](1-2)
         式中Jt ---折算至電機軸上的慣量(Kg.cm.s2) 
        J1、J2 ---齒輪慣量(Kg.cm.s2) 
        Js ----絲桿慣量(Kg.cm.s2) 
        W---工作臺重量(N) 
        S ---絲桿螺距(cm) 
         
        (3)計算電機輸出的總力矩M 
        M=Ma+Mf+Mt (1-3) 
        Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4) 
        式中Ma ---電機啟動加速力矩(N.m) 
        Jm、Jt---電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2) 
        n---電機所需達到的轉速(r/min) 
        T---電機升速時間(s) 
         
        Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5) 
        Mf---導軌摩擦折算至電機的轉矩(N.m) 
        u---摩擦系數 
        η---傳遞效率 
         
        Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6) 
        Mt---切削力折算至電機力矩(N.m) 
        Pt---最大切削力(N) 
         
        (4)負載起動頻率估算。數控系統控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關系,其估算公式為 
        fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml]÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7) 
        式中fq---帶載起動頻率(Hz) 
        fq0---空載起動頻率 
        Ml---起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩(N.m) 
        若負載參數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算. 
         
        (5)運行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高而下降,因此在最高頻率 時,由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載,并留有足夠的余量。 
         
        (6)負載力矩和最大靜力矩Mmax。負載力矩可按式(1-5)和式(1-6)計算,電機在最大進給速度時,由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大于Mf與Mt之和,并留有余量。一般來說,Mf與Mt之和應小于(0.2 ~0.4)Mmax.。
         
        TAG標簽:步進電機力矩

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