垂直螺桿扭矩計算

1、伺服選型原那么1.2.3.4.連續(xù)工作扭矩 瞬時最大扭矩 負(fù)載慣量連續(xù)工作速度伺服電機(jī)額定扭矩伺服電機(jī)最大扭矩加速時3倍電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量電機(jī)額定轉(zhuǎn)速實心闕柱xMk xD2乙負(fù)載旋轉(zhuǎn)時慣量計算h kg 卅川戶嚴(yán)呼皿耳世針訓(xùn)宅訓(xùn)平知i hD (m>Jk= xMk x ( D(i2 Dr )o經(jīng)過減速機(jī)z后的轉(zhuǎn)動慣量慣量計算負(fù)載直線運(yùn)動時慣量計算JL(kg-nf)(口門松剜3牛從計胖動1護(hù)I)亡線運(yùn)動局部Jk = M x (-) 2口l/RU經(jīng)過減速機(jī)Z厲的轉(zhuǎn)動慣量M3口M2三、皮帶類傳動時慣量計算h ( kg rrf)(門F升耶丄山耳世計硏專訓(xùn)護(hù)I)電機(jī)轉(zhuǎn)矩T (N.m) 小輪1質(zhì)SM1(kg)

2、 小輪1半徑r1(m) 小輪2質(zhì)量M2(kg) 小輪2半徑r2(m) 扳物質(zhì)mM3(kg) 減速 Ltr1/r2=1/RjL=1/2*M1*r12 + (1/2*M2*r2W + M3*r12jL=1/2*M1*r12 + 1/2*M2*r12 + M3*r12舉例計算1D伺服屯祝己知：圓盤質(zhì)戢M=50kg,圓盤庇徑D=500mm,圓盤最島轉(zhuǎn)速60rpm, 請選擇伺服電機(jī)及減速機(jī)。計涼麗諾胡命JL = MD2/ 8 = 50* 2500/8= 15625 kg 2假設(shè)減速機(jī)減速比1： R那么折算到伺服電機(jī)軸上負(fù)我慣量為15625/R2o按照負(fù)載慣爼< 3倍電機(jī)轉(zhuǎn)riSfttJM的原那么如

3、果選擇400W電機(jī),JM = 0.277kg 2,那么 15625/R2< 3*0.277, R2> 18803, R> 137 倫出轉(zhuǎn)速=3000/137=22 rpm,不能滿足要求。如果選樣500W電機(jī)，JM-8.17kg 2,那么15625/R2< 3*8.17, R2 > 637, R > 25 輸出轉(zhuǎn)逑=2000/25=80 rpm,滿址要求。這種傳卻3式陰丿J很小，忽略扌T!矩計算。這種傳動方式與前一種傳動方式相同, 選型時主?？紤]負(fù)載慣11!:的計算，計 算公式也與前血相同?？偨Y(jié)：轉(zhuǎn)動型負(fù)載卞?？紤]慣量計算。1:R21:R1D:負(fù)«&

4、#174;M=50kg.同步帶輪氏 徑D=120mm,減速ttR1=10, R2=2, 負(fù)我與機(jī)臺摩擦系數(shù)|1=0.6,負(fù)我址高 運(yùn)動速Ji30m/min.負(fù)我從靜止加速到 最簡j速度時間200ms.忽略各傳送帯輪 旺吊駛動這樣的負(fù)我堆少需要務(wù)人功 率電機(jī)？1. 計算折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣最JL=M * D2/4/R12 = 50* 144/4/ 100 = 18 kg 2按照負(fù)載慣吊 3倍電機(jī)轉(zhuǎn)廣噴彊JM的原那么JM 6 kg 22. 計算電機(jī)驅(qū)動負(fù)我所需要的扭矩克眼摩擦力所滯轉(zhuǎn)矩Tf-M*g*p*(D/2)/R2/Rl= 50*9.8*0.6*0.06/2/10=0.882 N.m加速時所

5、需轉(zhuǎn)矩Ta = M*a*(D/2)/R2/R1= 50*(30/60/0.2)*0.06/2/10=0.375 N.m伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 Tf,披大扭矩Tf + Ta3. 計算電機(jī)所需要轉(zhuǎn)速N= v/(ttD)* R1= 30/(3.14*0.12)* 10=796 rpm舉例計算3C知：負(fù)我巫靈M=200kg螺桿螺M«PB=20mm螺仟鬥徑DB=50mm, 螺H»RMB=40kg.糜擦系數(shù)戶0.2.機(jī)械效率r0.9負(fù)我移動速度 V=30m/min全程移動時間t=1.4s,加減速時間t1=t3=0.2s.靜止時間 t4=0.3So ifi選擇滿足負(fù)載需求的最小功率伺服電機(jī).1

6、. 計算折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣最重物折算到電機(jī)軸匕的轉(zhuǎn)動慣吊JW = M ( PB / 2n)2=200 * (2 / 6.28)2=20.29 kg 2螺桿轉(zhuǎn)動慣量JB = MB*DB2/8=40 * 25 / 8=125 kg 2總負(fù)我慣帛JL = JW +JB = 145.29 kg 22. 計算電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)所需轉(zhuǎn)速N = V/PB= 30/0.02=1500 rpm3. il算電機(jī)騾動負(fù)載所需要的扭矩克眼靡擦力所需轉(zhuǎn)矩Tf =M*g*p*PB/2n/n=200 * 9.8 * 0.2 * 0.02 / 2n / 0.9=車物加速時所需轉(zhuǎn)矩TA1 =M -a* PB/2n/n=200 *

7、 (30 / 60 / 0.2) * 0.02 / 2tt / 0.9=1.769 N.m螺桿加速時所需要轉(zhuǎn)矩TA2 = JB*a/q = JB*(N*2n/ 60/t1)/q= 0.0125 *(1500 6.28 / 60 / 0.2)/ 0.9=10.903 N.m加速所需總轉(zhuǎn)矩TA = TA1 + TA2 = 12.672 N.m3. il算電機(jī)驅(qū)動負(fù)我所礙要的扭矩另-種計算所需加速扭矩的方法:TA= 2n* N * (JW + JB)/(60 *t1)/q=6.28 * 1500* 0.014529/12/0.9=12.672 N.m計算瞬時最人扭爐：加速扭矩 Ta = TA + T

8、f= 14.059 N.m勻速扭»-Tb = Tf= 1.387 N.m減速扭矩Tc = TA-Tf= 11.285 N.m實效扭矩Trms = sqrt(Ta2<t1 + Tb2*t2 + Tc2*t3) / (t1 +t2+t3)=sqrt(14.0592*0.2 + 1.3872*1 + 11.2852*0.2)/(0.2+1+0.2)=sqrt(39.531+1.924+25.47)/1.422= 6.914 N.m4. 選擇伺服電機(jī)伺服電機(jī)額定扭矩T>Tf ILT>Trms伺脳電機(jī)最大扭矩Tmax >Tf + TA決定伺服電機(jī)大小的因素/傳動方武&q

9、uot;負(fù)載重量/皮帯輪/滾珠絲桿等傳動件重暈/減速比/皮帶輪直徑/滾珠絲桿螺距/加減速特性/運(yùn)行速度/賺擦系數(shù)/機(jī)械效率慣量的理解：小慣量速度響應(yīng)好，但負(fù)載突然加大時對速度的沖擊比擬大。 大慣量的電機(jī)受負(fù)載的質(zhì)量變化影響比擬小，但其響應(yīng)相對較慢。我們在選擇適宜的伺服電機(jī)的使用常常會遇到扭力選擇和慣量選擇，對于扭矩的計算相對簡單,只需要知道負(fù)載重量和傳動方式一般能很快的計算出電機(jī)所需要力矩，選型的時候再適當(dāng)放大，留些余量就可以了 所謂的慣量就是剛體繞軸轉(zhuǎn)動的慣性的度量，轉(zhuǎn)動慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量。它與剛體的質(zhì)量、質(zhì)量相對于轉(zhuǎn)軸的分布有關(guān)。剛體是指理想狀態(tài)下的不會有任何變化的物體選擇

10、的時候遇到電機(jī)慣量， 也是伺服電機(jī)的一項重要指標(biāo)。它指的是伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子本身的慣量，對于電機(jī)的加減速來說相當(dāng)重要。如果不能很好的匹配慣量，電機(jī)的動作會很不平穩(wěn).一般來說，小慣量的電機(jī)制動性能好，啟動，加速停止的反響很快，高速往復(fù)性好，適合于一 些輕負(fù)載，高速定位的場合，如一些直線高速定位機(jī)構(gòu)。中、大慣量的電機(jī)適用大負(fù)載、平 穩(wěn)要求性比擬高的場合，如一些圓周運(yùn)動機(jī)構(gòu)和一些機(jī)床行業(yè)。如果你的負(fù)載比擬大或是加速特性比擬大， 而選擇了小慣量的電機(jī)，可能對電機(jī)軸損傷太大， 選擇應(yīng)該根據(jù)負(fù)載的大小，加速度的大小，等等因素來選擇，一般的選型手冊上有相關(guān)的能 量計算公式，比擬復(fù)雜，這里就不詳列了。伺服電機(jī)驅(qū)動器

11、對伺服電機(jī)的響應(yīng)控制，最正確值為負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比為一，最大不可超過五倍。通過機(jī)械傳動裝置的設(shè)計，可以使負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比接近一或較 小。當(dāng)負(fù)載慣量確實很大，機(jī)械設(shè)計不可能使負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量之比小于五倍時，那么可使用電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量較大的電機(jī)，即所謂的大慣量電機(jī)。 使用大慣量的電機(jī)，要到達(dá)一定的響應(yīng)，驅(qū)動器的容量應(yīng)要大一些。垂直螺桿扭矩計算當(dāng)螺桿回轉(zhuǎn)一周弧度=2n，螺桿上升一個導(dǎo)程假設(shè)導(dǎo)程=螺距=5mm 如果不考慮能量損失，那么對螺桿所做的功等于重物增長的勢能。對螺桿所做的功=T9 T為轉(zhuǎn)矩，B為弧度角；重物增長的勢能=mgh m為重物質(zhì)量，g為重力加速度，h為上升高度； 那

12、么有T BE =mgh E為傳動效率。所以當(dāng)重物為1000公斤時：扭矩 T=mg 卡(BE )=1000 X 10X 0.005 寧(2 nX 0.95) 8.4Nm 取平安系數(shù)為1.2，那么螺桿輸入轉(zhuǎn)矩取8.4 X.2=10(牛.米).同理：所以當(dāng)重物為 1000 公斤時，螺桿輸入轉(zhuǎn)矩取 20牛.米； 當(dāng)重物為 3000 公斤時，螺桿輸入轉(zhuǎn)矩取 30 牛.米。電機(jī)輸出軸到螺桿輸入端應(yīng)該還有減速機(jī)構(gòu)， 該機(jī)構(gòu)還存在效率問題， 所以電機(jī) 轉(zhuǎn)矩還要仔細(xì)核算。首先要說的是：輸入端扭矩與絲杠公稱直徑無關(guān)。滾珠螺母副導(dǎo)程 h=5mm ，公稱直徑 D=40mm ；那么升角 a =arctgh/( n D)可見絲杠的升角與公稱直徑成反比。 一般來說，升角越小，越省力，但是省力不省功。 省力不省功。對于同