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伺服电机和步进电机丝杆选型问题总结

 新闻资讯     |      2020-10-28 14:26:43

  伺服电机和步进电机丝杆选型问题总结

  东台市繁展金属制品有限公司总结如下:

  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

伺服电机和步进电机丝杆选型问题总结

  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)/60 rpm

  得 n2 = 240rpm

  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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