步进电机的计算与选型
对于步进电动机的计算与选型,通常可以按照以下几个步骤:
1) 根据机械系统结构,求得加在步 进电动机转轴上的总转动惯量;
2) 计 算 不 同 工 况 下 加 在 步 进 电 动 机转轴上的等效负载转矩;
3) 取其中最大的等效负载转矩,作为确定步进电动机最大静转矩的依据;
4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等,对初选的步进电动机进行校核。
1. 步进电动机转轴上的总转动惯量的计 算
加在步进电动机转轴上的总转动惯量是 进给伺服系统的主要参数之一,它对选择电
动机具有重要意义。主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件
等折算到电动机转轴上的转动惯量等。
2. 步 进电 动 机 转 轴 上 的 等 效 负 载 转 矩 的计算
步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况:一
种情况是快速空载起动(工作负载为 0),另一种情况是承受最大工作负载。
(1)快速空载起动时电动机转轴所承受 的负载转矩
(4-8)
式中 ——快速空载起动时折算到电动机 转轴上的最大加速转矩,单位为 N·m;
——移动部件运动时折算到电动 机转轴上的摩擦转矩,单位 N·m;
——滚珠丝杠预紧后折算到电动 机转轴上的附加摩擦转矩,单位为 N·m。
具体计算过程如下:
1)快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩:
(4-9)
式中 ——步进电动机转轴上
的总转动惯量,单位为;
——电动机转轴的角加速 度,单位为;
——电动机的转速,单位 r/mi n;
——电动机加速所用时间,单位 为 s,一般在 0.3~1s 之间选取。
2)移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩:
(4-10)
式中 ——导轨的摩擦力,单位为 N;
——滚珠丝杠导程,单位为
m;
——传动链总效率,一般
取;
——总的传动比,,其中为
电动机转速,为丝杠的转速。
其中式(4-10)中的导轨的摩擦力为:
(4-11)
式中 ——导轨的摩擦因素(滑
动导轨取 0.15~0.18,滚动导轨取 0.003~0.005);
——垂直方向的工作负载,车 削时为,立铣时为,单位为 N,空载时;
——运动部件的总重力,单位 为 N;
3)滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩:
(4-12)
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