步進電機的計算與選型---實用計算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上步進電機的計算與選型對于步進電動機的計算與選型，通常可以按照以下幾個步驟：1) 根據(jù)機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，求得加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量;2) 計算不同工況下加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩；3) 取其中最大的等效負載轉(zhuǎn)矩，作為確定步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù)；4) 根據(jù)運行矩頻特性、起動慣頻特性等，對初選的步進電動機進行校核。1. 步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量的計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量是進給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對選擇電動機具有重要意義。主要包括電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、減速裝置與滾珠絲杠以及移動部件等折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量等。2. 步進電動機轉(zhuǎn)軸上

2、的等效負載轉(zhuǎn)矩的計算步進電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩在不同的工況下是不同的。通常考慮兩種情況：一種情況是快速空載起動（工作負載為0），另一種情況是承受最大工作負載。（1）快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩 (4-8)式中 快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩，單位為N·m； 移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位N·m； 滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為N·m。具體計算過程如下：1） 快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： （4-9）式中 步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，單位為；電動機轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位為；

3、電動機的轉(zhuǎn)速，單位r/min； 電動機加速所用時間，單位為s，一般在0.31s之間選取。2） 移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩： （4-10）式中 導軌的摩擦力，單位為N； 滾珠絲杠導程，單位為m； 傳動鏈總效率，一般取；總的傳動比，其中為電動機轉(zhuǎn)速，為絲杠的轉(zhuǎn)速。其中式（4-10）中的導軌的摩擦力為： （4-11）式中 導軌的摩擦因素（滑動導軌取0.150.18，滾動導軌取0.0030.005）； 垂直方向的工作負載，車削時為，立銑時為，單位為N，空載時；運動部件的總重力，單位為N；3) 滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩： （4-12）式中 滾珠絲杠的預緊力，一般取滾

4、珠絲杠工作載荷的1/3，單位為N；滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，一般取。由于滾珠絲杠副的傳動效率很高，所以由式（4-12）算出的值很小，在式（4-8）中與和比起來，通常可以忽略不計。（2） 最大工作負載狀態(tài)下電動機所承受的負載轉(zhuǎn)矩 （4-13）式中和分別按式（4-10）和式（4-12）進行計算。而折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩由下式計算： （4-14）式中進給方向最大工作載荷，單位為N；經(jīng)過上述計算后，可知加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的最大等效負載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： （4-15）3. 步進電動機的初選將上述計算所得的乘上一個系數(shù)K，用的值來初選步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩，其中的系數(shù)K稱做安全系數(shù)。因為在工廠應(yīng)

5、用中，當電網(wǎng)電壓降低時，步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能會造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。所以，在選擇步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的時候，需要考慮安全系數(shù)K，對于開環(huán)控制，一般應(yīng)在2.54之間選取。此后，對于初選好的步進電動機，還需要按以下步驟進行校核。4. 步進電動機的性能校核（1）最快工作進給速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核由最快工作進給速度（mm/min)和系統(tǒng)脈沖當量（mm/脈沖），可計算出電動機對應(yīng)的運行頻率為： （4-16）從初選的步進電動機的矩頻特性曲線，找出運行頻率所對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩，檢查是否大于最大工作負載轉(zhuǎn)矩。若是，則滿足要求；若否，則需要重新選擇電動機。（2） 最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核由最快空

6、載移動速度（mm/min)和系統(tǒng)脈沖當量（mm/脈沖)，仿照式（4-16），算出電動機對應(yīng)的運行頻率，再從矩頻特性曲線上找出所對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。檢查是否大于快速空載起動時的負載轉(zhuǎn)矩。若是，則滿足要求；若否，需要重新選擇電動機。（3） 最快空載移動時電動機運行頻率校核由最快空載移動速度（mm/min)和系統(tǒng)脈沖當量（mm/脈沖)，算出電動機對應(yīng)的運行頻率。檢查有沒有超出所選電動機的極限空載運行頻率。（4） 起動頻率的校核步進電動機的起動頻率是隨其軸上負載轉(zhuǎn)動慣量的增加而下降的（見圖4-7），所以需要根據(jù)初選的步進電動機的起動慣頻特性曲線，找出電動機轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動慣量所對應(yīng)的。當產(chǎn)品資料不提供慣頻特性曲線時，也可以通過下式對進行估算： （4-17）式中電動機空載起動頻率，單位為Hz，可有產(chǎn)品資料查得；加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總