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伺服电机与步进电机选型

作者/出处: 网络 发布时间: 2019-03-13

工况条件:负载的总质量(包含工作台)M1=10kg

负载的最大移动速度:VM=80mm/s

丝杆质量: Ms = 1.24 kg        

丝杆外径: Da = 20 mm

丝杆螺距值: P = 20 mm

丝杆与水平面之间的角度: θ= 0°

丝杆的摩擦系数:u1 = 0.3

加速时间:t1 = 0.1s

丝杆轴向外力:  FA = 0 N

电机转速: n1 = 3000 rpm

安全系数: Sf = 1.5

预选伺服电机额定转动惯量:JS = 0.000056 kg*m^2

预选伺服电机额定功率: PS = 400 w

一、伺服电机选型:

1.对应负载最大移动速度输入转速

由 n2 = (60*VM)/60rpm

得 n2 = 240 rpm  

2.计算所需的减速比

由 I = n1/n2

得 I = 12.5 (最终选定的减速比值小于等于计算值,因为减速机减速比是    固定值)

3.计算负载总的转动惯量

由JK=1/2*M*R^2 计算出丝杆的转动惯量、滑动负载的转动惯量、其它   件的转动惯量

3.1丝杆的转动惯量

由 J1 = 1/8* Ms*Da^2

得 J1 = 0.000062kg*m^2

3.2滑动负载的转动惯量

由 J2 = M1*( P/2*PI())^2

得 J2 =0.000101321 kg*m^2

3.3其它连接件的转动惯量

J3 = 0.00001 kg*m^2

3.4 部件总转动惯量

由JK= J1+J2+J3

得JK=0.000173321 kg*m^2

4. 计算折算到电机端负载总的转动惯量

由 JD=JK/(i^2)

得 JD=1.109*10^-6kg*m^2

5.计算折算到电机端负载转动惯量与预选电机转动惯量比

由 IJ = JD/JS  (IJ=JD/JS  <20则合格,否则不合格)

得 IJ = 0.019808

6.计算负载总的扭矩

6.1 匀速时的轴向负载

由 F1 = M1*g*sinθ+u1*M1*g*cosθ

得 F1 = 30 N

6.2匀速时的轴向扭矩

由T = (F1*P)/2*PI()

得T = 0.0954 N*M

6.3加速时的角加速度

由ε=(2*PI()*n2)/(60*t1)

得ε= 251.3 rad/s^2

6.4加速时的轴向扭矩

由Ta = JK*ε

得Ta = 0.0435 N*M

6.5负载总的扭矩

由Tz = (Ta+T)*Sf

得Tz = 0.2085 N*M

7.计算预选伺服电机额定扭矩

由T0 = 60*PS/(2*PI()*n1)

得 T0 = 1.27N*M

8.计算预选伺服电机经过减速机后的扭矩

由 TK = T0*i

得 TK = 15.91

9. 计算预选伺服电机经减速后与负载总扭矩比

由I2 = TK/TZ  (I2=TK/TZ>2则合格,否则不合格)

得 I2 = 76.3

对于伺服电机选型,计算出的速比,只要我们电机功率合适,速比值比计算值小都能使用;如果按照计算出的速比值、负载总扭矩、输入转速直接计算出来的电机功率;往往电机功率值很小,而减速机速比很大;所以我们通过预选合适功率的电机,和合适的速比来跟负载的转动惯量和负载的总扭矩值比较,选出合适的电机。

二、步进电机选型:

1. 计算折算到电机端负载总的转动惯量与预选步进电机转动惯量比

由IB=JD/JB (IB=JD/JB<5则合格,否则不合格)

2. 计算步进电机带动负载运行需要的总扭矩

由TB = Tz*Sf

得TB = 0.312 N*M

3.预选步进电机实时取值

TX = 4.5 N*M    (对应皮带线速度输入转1111111111速<300RPM,按额定扭矩,否则查找拒聘曲线图手动输入)

4. 预选步进电机经过减速机后的扭矩

由TB0 = TX* i

得TB0 = 56.25 N*M

5.预选步进电机经过减速后与步进电机带动负载运行需要总扭矩比

由IB0 = TB0/TB  (IB0=TB0/TB>1.5则合格,否则不合格)

得IB0 = 179.78

步进电机:对应皮带线速度输入转速<300RPM,按额定扭矩,否则查找拒聘曲线图手动输入

*注:1.手动输入的速比值一定要比自动计算出来的小

    2.选步进电机时手动输入的扭矩值要比额定扭矩值小

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