伺服型算方法資料

1、伺服選型計(jì)算方法（1）機(jī)械系統(tǒng)的種類用可變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)，一般有以下幾類。滾珠絲杠（直接連接）用于距離較短的高精度定位。電機(jī)和滾珠絲杠只用聯(lián)軸節(jié)連接，沒(méi)有間隙。滾珠絲杠（減速）選擇減速比，可加大向機(jī)械系統(tǒng)傳遞的轉(zhuǎn)矩。 由于產(chǎn)生齒輪側(cè)隙，需要采取補(bǔ)償措施。齒條和小齒輪用于距離較長(zhǎng)的（臺(tái)車驅(qū)動(dòng)等）定位。 小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈包含了n值，因此需要修正。同步皮帶（傳送帶）與鏈條比較，形態(tài)上的自由度變大。 主要用于輕載。皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的移動(dòng)量中包含n值，因此需要修正。將伺服系統(tǒng)用于機(jī)械系統(tǒng)中時(shí)，請(qǐng)注意以下各點(diǎn)。 減速比為了有效利用伺服電機(jī)的功率，應(yīng)在接近電機(jī)的額定速度（最高旋轉(zhuǎn)速度）數(shù)值的范圍使用。在最

2、高旋轉(zhuǎn) 速度下連續(xù)輸岀轉(zhuǎn)矩，還是比額定轉(zhuǎn)矩小。 預(yù)壓轉(zhuǎn)矩對(duì)絲杠加預(yù)壓力，剛性增強(qiáng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩值增大。由預(yù)壓產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩，請(qǐng)參照滾珠絲杠規(guī)格書(shū)。 保持轉(zhuǎn)矩升降機(jī)械在停止時(shí)，伺服電機(jī)繼續(xù)輸岀保持力。在時(shí)間充裕的場(chǎng)合，建議使用保持制動(dòng)。附-15進(jìn)料輥鏈條驅(qū)動(dòng)多用于輸送線上。必須考慮鏈條本身的伸長(zhǎng)并采取相應(yīng)的措施。在減 速比比較大的狀態(tài)下使用，機(jī)械系統(tǒng)的移動(dòng)速度小。將板帶上的材料夾入輥間送出。由于未嚴(yán)密確定輥?zhàn)又睆?，在尺寸長(zhǎng)的物件上將產(chǎn)生誤差，需進(jìn)行n 補(bǔ)償。如果急劇加速，將產(chǎn)生打滑，送出量不足。轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)盤的慣性矩大，需要設(shè)定足夠的減速比。 轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速低，多使用蝸輪蝸桿。主軸驅(qū)動(dòng)在卷繞線材時(shí)，由于慣

3、性矩大，需要設(shè)定夠的減速比。 在等圓周速度控制中，必須把周邊機(jī)械考慮進(jìn)來(lái)研究。V參考摩擦系數(shù)卩的目標(biāo)值材質(zhì)密度機(jī)構(gòu)摩擦系數(shù)軌道和鐵車輪 （臺(tái)車，吊車）0.05直線導(dǎo)軌0.050.2滾珠花鍵軸滾柱工作臺(tái)滾柱系統(tǒng)材質(zhì)密度：kg/m 38.96 X103黃銅8.54 X103不銹鋼7.91 X1037.85 X103鋁2.7 X103聚縮醛1.43 X103機(jī)械效率n的目標(biāo)值aw機(jī)械效率臺(tái)式絲杠0.50.8滾珠絲杠0.9齒條和小齒輪0.8齒輪減速器0.80.95蝸輪減速器（起動(dòng)）0.50.7蝸輪減速器（運(yùn)行中）0.60.8皮帶傳動(dòng)0.95鏈條傳動(dòng)0.9模數(shù)（模數(shù)）=齒圓（齒數(shù)）公制齒輪模數(shù)0.50.

4、750.811.522.5345 67鏈條尺寸編號(hào)刻度編號(hào)刻度154.7628025.4256.3510031.75359.52512038.14012.714044.455015.87516050.86019.0518057.15（2）容量選擇計(jì)算容量選擇計(jì)算，是由機(jī)械規(guī)格（構(gòu)成）計(jì)算岀必要的伺服電機(jī)容量的計(jì)算。容量選擇計(jì)算所需要的項(xiàng)目如下。?負(fù)載慣性矩（機(jī)械系統(tǒng)的慣性矩）?負(fù)載轉(zhuǎn)矩（驅(qū)動(dòng)機(jī)械所需的轉(zhuǎn)矩） ?加速/減速時(shí)間?運(yùn)行模式一般地說(shuō)，由于不能測(cè)定系統(tǒng)慣性矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。因此，由機(jī)械的構(gòu)成計(jì)算岀近似值。 容量選擇計(jì)算的次序如下。容量選擇流程圖開(kāi)始結(jié)束 由機(jī)械構(gòu)成計(jì)算負(fù)載慣性矩。 由機(jī)械構(gòu)

5、成計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 臨時(shí)選定電機(jī)容量。 確認(rèn)最短加速/減速時(shí)間。指定時(shí)間時(shí)， 計(jì)算必要的加速/減速轉(zhuǎn)矩。 由運(yùn)行模式繪制轉(zhuǎn)矩特性曲線。 由轉(zhuǎn)矩特性曲線計(jì)算岀實(shí)際轉(zhuǎn)矩。 如果實(shí)際轉(zhuǎn)矩 仃rms）比額定轉(zhuǎn)矩 仃R）小，則 可按指定的運(yùn)行模式運(yùn)轉(zhuǎn)。 計(jì)算再生電力，必要時(shí)選擇再生電阻器。 在可能范圍內(nèi)，重新審定機(jī)械規(guī)格。V慣性矩計(jì)算?形狀WJ z2WJ y =4n pDi0 3w=410L10w1 6 fi = = = = X z J J J EF4N0 3 3 . ./3 B o/ L 07 A o-JJw2L+ 10L0Bi0 323232“右“10 3卜 22+1B023A23 B23 -1 0

6、3 1 0 3 * （3（越L煮閔（-匕宀110 3 10 3W S= pWpW= pI 3 +L10 3L10 3?換算1 ,1BP 1W ,X32 n103J 1 =2X GL2W :可動(dòng)部分總重量kgBP:絲杠螺矩mmGL:減速比（無(wú)單位）齒條和小齒輪傳送帶鏈條傳動(dòng)J1 = WBP1032X GL2W :可動(dòng)部分總重量kgD :小齒輪直徑mm鏈輪直徑mmGL:減速比（無(wú)単位）進(jìn)料輥J3D 2103X GL2W :可動(dòng)部分總重量kgD :輥?zhàn)又睆絤mGL:減速比（無(wú)單位）旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)求岀慣性矩作為各自形狀之和。處在離開(kāi)旋轉(zhuǎn)軸位置的某一物體的慣 性矩（J 4）丫 丄22J4 = J J+W

7、、103 J X GL2J :通過(guò)物體重心的慣 性矩W : 物體的重量kgL :物體與旋轉(zhuǎn)軸的距離mmGL :減速比（無(wú)單位）V負(fù)載轉(zhuǎn)矩（Tl）計(jì)算VWN絲杠螺矩電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)速度減速比?上升時(shí)（垂直）?下降時(shí)（垂直）?停止時(shí)（垂直）(+ 1 ) W.-Wp x 9. B 1 B P(* 勺丄B ft2X nVo1滾珠絲杠3W+G 20 1 呂p x QL-1 O1口 ：摩擦系數(shù)BP:絲杠螺矩mmW, Wi：可動(dòng)部分重量kgW2：配重重量kgGL:減速比（無(wú)單位） F:推力kg可動(dòng)部分重量傳送帶齒條和小齒輪. （w W+F） 9 B 1 / D1uJJ21 O,丿口 :摩擦系數(shù)D:直徑mmW, W

8、i:可動(dòng)部分重量kgW2 :配重重量kgGL:減速比（無(wú)單位）?上升時(shí)（垂直）?下降時(shí)（垂直）?停止時(shí)（垂直）(+ 1 w廠哪 jc a8 1 D.X1V 21 o;(- 11 WWj) X 9*1DJ7V 2Wj-W X S8 11 f D1 J21 ox 計(jì)算負(fù)載慣性矩（Jl）計(jì)算對(duì)于電機(jī)軸換算的機(jī)械系統(tǒng)負(fù)載慣性矩（GD 2）。計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)隨轉(zhuǎn)動(dòng)（移動(dòng)）部分的慣性矩，并求岀總和。 計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩仃L）計(jì)算對(duì)于電機(jī)軸換算的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 臨時(shí)選定電機(jī)容量選定滿足以下兩個(gè)條件的電機(jī)容量。允許用負(fù)載慣性矩Jl三Jm X100（30） 在速度控制中緩慢移動(dòng)時(shí)Jl三Jm ）30（10） 在位置控制中定位

9、時(shí)JL三JM為0（-）進(jìn)行高頻度定位時(shí)（參考值：在0.5秒內(nèi)，運(yùn)轉(zhuǎn)/停止一次以上） 探（）內(nèi)的數(shù)值、是使用 GYG電機(jī)時(shí)的值。負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl三TR ）.9 0.9是安全系數(shù)（例子） 計(jì)算最短的加速/減速時(shí)間（計(jì)算加速/減速轉(zhuǎn)矩）確認(rèn)考慮負(fù)載條件的最短加速/減速時(shí)間。指定加速/減速時(shí)間時(shí)，計(jì)算加速/減速轉(zhuǎn)矩?最短加速/減速時(shí)間tAC =(Jm+ Jl) 2 n X(N 1 No)60(T ac Tl)?加速/減速轉(zhuǎn)矩T AC =(Jm+ Jl) X n N1 No)60(tAc)+TltAc:加速/減速時(shí)間SJm：伺服電機(jī)慣性矩kg m2Jl:對(duì)電機(jī)軸換算的負(fù)載慣性矩kg m2Tl :對(duì)電機(jī)軸換算

10、的負(fù)載轉(zhuǎn)矩NmTac:加速/減速轉(zhuǎn)矩Nm 繪制轉(zhuǎn)矩特性曲線由運(yùn)行模式，繪制輸岀轉(zhuǎn)矩特性曲線。時(shí)間時(shí)間 計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)矩（Trms）計(jì)算運(yùn)行模式1個(gè)循環(huán)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩。/仃AC2XtAC)+ (TL2 XtL) + 仃 DC2XtDC)T rms =A/tCYC將各輸岀轉(zhuǎn)矩的平方與輸岀時(shí)間之積相加，再將所得之和除以1個(gè)循環(huán)的時(shí)間，然后開(kāi)平方，所得平方根值為實(shí)際轉(zhuǎn)矩值。Trms三TR如果實(shí)際轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩，則可以按指定的運(yùn)行模式連續(xù)運(yùn)行。 計(jì)算再生電力一般在下述狀態(tài)下進(jìn)行再生運(yùn)行。水平方向進(jìn)給：減速時(shí)垂直方向進(jìn)給：下降時(shí)以一定速度進(jìn)給以及在減速時(shí)減速時(shí)的再生電力(Pl)Pi W=(2n /60) :TD

11、cNmXNi r/min (M2)下降時(shí)以一定速度進(jìn)給(P2)P2 W=(2 n /60) MDcNmXNi r/min計(jì)算運(yùn)行模式1時(shí)，循環(huán)時(shí)的平均再生電力(P)，確認(rèn)再生電阻容量下降。如果升高，則應(yīng)適當(dāng)選用外部再生電阻P W=(Pi w tXs + P2 w tXs)tCYCs 運(yùn)行模式/機(jī)械構(gòu)成的重新審查當(dāng)Trms大于Tr時(shí)，重新審查以下項(xiàng)目。?在允許范圍內(nèi)，將加速/減速時(shí)間加長(zhǎng)一些。?延長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率(1循環(huán)時(shí)間)。?當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度有余量時(shí)，加大減速比。?加大電機(jī)容量。?當(dāng)升降機(jī)械停止時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，加機(jī)械制動(dòng)。?在高頻率運(yùn)行時(shí)，盡量加大減速比，減小慣性矩。附錄付附-23（3）容量選擇計(jì)算實(shí)例機(jī)械構(gòu)

12、成減速比1/1 （直接連接）伺服電機(jī)絲杠螺距10mm、輸送重量20kg、推力0kg（無(wú)） 最大移動(dòng)速度（v）減速比1/1、電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)速度 3000r/min時(shí):V = (3000/60) 10x(1/1) =500 mm/s 對(duì)電機(jī)軸換算的負(fù)載慣性矩 J L）?假定絲杠（J1） 20、長(zhǎng)度為500mmJ1 =4廠Ln pLD1、zCl2X GL32J100010004n X7.85 X03500201/1) 232L 1000 JI 1000 丄=2BPGL)21000 一=210X1/1)21000 0.6 X10-4 kg m2?假定可動(dòng)部分（J2）輸送重量20kg。1J2 =Wj2n1=

13、 202 n=0.5X10-4 kg m2Jl =1.1 X10-4kg m2 對(duì)電機(jī)換算的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 仃L）假定輸送重量20kg、摩擦系數(shù)（卩）0.1、機(jī)械效率（n ）0.9Tl =(卩 W+F)X 9.812 n n(0.1 左0 +0) X.812 n 0.9BP1000101000X1/1)=0.03 Nm 容量選擇條件Tl 三 Tr X0.9Jl三Jm X5 （高頻率進(jìn)給）Tl = 0.03 NmJl = 1.1 X0-4 kg m2 臨時(shí)選擇從容量選擇條件，得到GYS201DC2-T2A(0.2kW)。(Jm = 0.135 x1Q-4kg m2, TR = 0.637Nm , TA

14、C = 1.91Nm)(Jm+ Jl) X2 n XNtAC = 最短加速/減速時(shí)間（tAC）60(T ac-Tl)(0.135 X0-4+1.1 X0-4) X n X300060(1.91-0.03)=0.021 s加速/減速時(shí)間為0.05秒時(shí)的加速/減速轉(zhuǎn)矩：Tac=(Jm+ J l) X2 n XN60(tAc)+ Tl(0.135 X0 +1.1 X10 ) 2 n X3000 +0.0360X0.05=0.78 Nm時(shí)間時(shí)間這是容量選擇上的模式。假設(shè)1個(gè)運(yùn)行周期為0.5秒實(shí)效轉(zhuǎn)矩仃rms)為輸岀轉(zhuǎn)矩的時(shí)間平均值TAC2 Xta+TL2 L+ TDC2 XdtcYC(0.782.05

15、) X+(0.03 2.05) X0.5=0.25 Nm由于GYS201DC2-T2A 型號(hào)的額定轉(zhuǎn)矩在 0.637Nm以下，可以用指定的運(yùn)行模式連續(xù)運(yùn)行選擇結(jié)果伺服電機(jī)：GYS201DC2-T2A(0.2kW) 再生電力在減速時(shí)，再生電力返回P1W=(2n /60) X Nm Nr/min (1/2)=(2 n /60) X.78 3000X(1/2)123 W1循環(huán)運(yùn)行時(shí)的平均再生電力、P =（123 0.05）/0.5=12.3 WRYC201D3型伺服放大器，沒(méi)有安裝再生電阻器。考慮是否需要再生電阻器。步驟1）求減速時(shí)機(jī)械系統(tǒng)保持的能量（Eg）。Eg = (Jm+Jl)? (2 n N

16、/60)2、22 n 3000602=1(0.135 X0-4 +1.1 X10-4) X2=6.1J步驟2)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，計(jì)算消耗的能量(El)。El = (2 n /60) XLXNXtDc X(1/2)=(2 n /60) X0.03 X3000X0.05 1/2)=0.24J步驟3）計(jì)算由伺服電機(jī)繞組線所消耗的能量（Em）。Em= 3X（R XI2） XtDC=3XRX(Tdc/ Tr XIr)2) XtDC=3X2.3 (0.78/0.637X5)2) 0.05=1.2J探GYS201DC2-T2A 型號(hào)的相電阻 2.3 Q相電阻值 3000r/min 系列系列容量kW額定電流A相電

17、阻Q慣性矩（JL）-42X10 kg?m 電容容量gFGYS0.050.854.70.01926600.10.857.80.03716600.21.52.30.1356600.42.71.10.2466600.754.80.40.853990 2000r/min 系列系列容量kW額定電流A相電阻Q慣性矩（JL）-42X10 kg?m 電容 容量g FGYG0.53.50.77.969900.755.20.411.5599016.40.315.149901.5100.222.3318802.012.30.1529.511880 1500r/min 系列系列容量kW 1額定電流A相電阻Q慣性矩（JL）-42X10 kg?m 電容容量gFGYG0