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伺服电机选型计算的几种常见案例

作者/出处: 网络 发布时间: 2019-06-12


案例一

已知:圆盘质量M=50kg,圆盘直径D=500mm,圆盘最高转速60rpm,请选择伺服电机及减速机,构件示意图如下:

计算圆盘转动惯量

JL= MD2/ 8 = 50 * 2500 / 8 = 15625kg.cm2

假设减速机减速比1:R,则折算到伺服电机轴上负载惯量为15625/ R2。

按照负载惯量<3倍电机转子惯量JM的原则

如果选择400W电机,JM= 0.277kg.cm2,则15625 / R2 < 3*0.277,R2>18803,R>137

输出转速=3000/137=22rpm,不能满足要求。

如果选择500W电机,JM=8.17kg.cm2,则15625 / R2<3*8.17,R2>637,R>25

输出转速=2000/25=80rpm,满足要求。

这种传动方式阻力很小,忽略扭矩计算。

案例二、

已知:负载重量M=50kg,同步带轮直径D=120mm,减速比R1=10,R2=2,负载与机台摩擦系数µ=0.6,负载最高运动速度30m/min,负载从静止加速到最高速度时间200ms,忽略各传送带轮重量,驱动这样的负载最少需要多大功率电机?构件示意图如下:

1.计算折算到电机轴上的负载惯量

JL=M * D2 / 4 / R12 =50 * 144 / 4 / 100 =18kg.cm2

按照负载惯量<3倍电机转子惯量JM的原则

JM>6kg.cm2

2.计算电机驱动负载所需要的扭矩

克服摩擦力所需转矩Tf=M*g*µ*(D/2)/ R2/R1

            = 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10

            = 0.882N.m

加速时所需转矩Ta=M*a*(D/2)/R2/R1

      =50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10

      =0.375 N.m

伺服电机额定转矩>Tf ,最大扭矩>Tf +Ta

3.计算电机所需要转速

N= v/(πD)*R1

   = 30 / (3.14 * 0.12) * 10

   = 796 rpm

案例三:

已知:负载重量M=200kg,螺杆螺距PB=20mm,螺杆直径DB=50mm,螺杆重量MB=40kg,摩擦系数µ=0.2,机械效率η=0.9,负载移动速度V=30m/min,全程移动时间t=1.4s,加减速时间t1=t3=0.2s,静止时间t4=0.3s。请选择满足负载需求的最小功率伺服电机,构件图如下:

1.计算折算到电机轴上的负载惯量

重物折算到电机轴上的转动惯量JW=M*(PB/2π)2

      =200*(2/6.28)2

      =20.29kg.cm2

螺杆转动惯量JB=MB*DB2 /8

  =40*25/8

  =125kg.cm2

总负载惯量JL=JW+JB=145.29kg.cm2

2.计算电机转速

电机所需转速N=V/PB

 =30/0.02

 =1500rpm

3.计算电机驱动负载所需要的扭矩

克服摩擦力所需转矩Tf=M*g*µ*PB/2π/η

           =200*9.8*0.2*0.02/2π/0.9

            =1.387N.m

重物加速时所需转矩TA1=M*a*PB/2π/η

               =200*(30/60/0.2)*0.02/2π/0.9

               =1.769N.m

螺杆加速时所需要转矩TA2=JB*α/ η=JB*(N*2π/60/t1)/η

      =0.0125*(1500*6.28/60/0.2)/0.9

      =10.903N.m

加速所需总转矩TA=TA1+TA2=12.672N.m

4. 选择伺服电机

伺服电机额定扭矩 T>Tf且T >Trms

伺服电机最大扭矩Tmax>Tf+TA

最后选定ECMA-E31820ES电机。


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