步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型---實(shí)用計(jì)算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型，通?？梢园凑找韵聨讉€(gè)步驟：1) 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，求得加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;2) 計(jì)算不同工況下加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩；3) 取其中最大的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩，作為確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù)；4) 根據(jù)運(yùn)行矩頻特性、起動(dòng)慣頻特性等，對(duì)初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校核。1. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對(duì)選擇電動(dòng)機(jī)具有重要意義。主要包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、減速裝置與滾珠絲杠以及移動(dòng)部件等折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。2. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上

2、的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同的工況下是不同的。通?？紤]兩種情況：一種情況是快速空載起動(dòng)（工作負(fù)載為0），另一種情況是承受最大工作負(fù)載。（1）快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 (4-8)式中 快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩，單位為N·m； 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位N·m； 滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為N·m。具體計(jì)算過程如下：1） 快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： （4-9）式中 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位為；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位為；

3、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位r/min； 電動(dòng)機(jī)加速所用時(shí)間，單位為s，一般在0.31s之間選取。2） 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩： （4-10）式中 導(dǎo)軌的摩擦力，單位為N； 滾珠絲杠導(dǎo)程，單位為m； 傳動(dòng)鏈總效率，一般??；總的傳動(dòng)比，其中為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，為絲杠的轉(zhuǎn)速。其中式（4-10）中的導(dǎo)軌的摩擦力為： （4-11）式中 導(dǎo)軌的摩擦因素（滑動(dòng)導(dǎo)軌取0.150.18，滾動(dòng)導(dǎo)軌取0.0030.005）； 垂直方向的工作負(fù)載，車削時(shí)為，立銑時(shí)為，單位為N，空載時(shí)；運(yùn)動(dòng)部件的總重力，單位為N；3) 滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩： （4-12）式中 滾珠絲杠的預(yù)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(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取。由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)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?？梢院雎圆挥?jì)。（2） 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 （4-13）式中和分別按式（4-10）和式（4-12）進(jìn)行計(jì)算。而折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩由下式計(jì)算： （4-14）式中進(jìn)給方向最大工作載荷，單位為N；經(jīng)過上述計(jì)算后，可知加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： （4-15）3. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初選將上述計(jì)算所得的乘上一個(gè)系數(shù)K，用的值來初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，其中的系數(shù)K稱做安全系數(shù)。因?yàn)樵诠S應(yīng)

5、用中，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能會(huì)造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。所以，在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，需要考慮安全系數(shù)K，對(duì)于開環(huán)控制，一般應(yīng)在2.54之間選取。此后，對(duì)于初選好的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，還需要按以下步驟進(jìn)行校核。4. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核（1）最快工作進(jìn)給速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核由最快工作進(jìn)給速度（mm/min)和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量（mm/脈沖），可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率為： （4-16）從初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性曲線，找出運(yùn)行頻率所對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩，檢查是否大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩。若是，則滿足要求；若否，則需要重新選擇電動(dòng)機(jī)。（2） 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核由最快空

6、載移動(dòng)速度（mm/min)和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量（mm/脈沖)，仿照式（4-16），算出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率，再?gòu)木仡l特性曲線上找出所對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。檢查是否大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。若是，則滿足要求；若否，需要重新選擇電動(dòng)機(jī)。（3） 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核由最快空載移動(dòng)速度（mm/min)和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量（mm/脈沖)，算出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。檢查有沒有超出所選電動(dòng)機(jī)的極限空載運(yùn)行頻率。（4） 起動(dòng)頻率的校核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)頻率是隨其軸上負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)慣頻特性曲線，找出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所對(duì)應(yīng)的。當(dāng)產(chǎn)品資料不提供慣頻特性曲線時(shí)，也可以通過下式對(duì)進(jìn)行估算： （4-17）式中電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)頻率，單位為Hz，可有產(chǎn)品資料查得；加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總