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步进伺服电机选型计算V1.1.xls

  • 上传人:嘿嘿嘿123
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    步进 伺服 电机 选型 计算 V1
    资源描述:
    电电机机选选型型计计算算 一.电机扭矩的计算 电机扭矩的计算涉及到2部分: 1.克服驱动机构的摩擦转矩TL 2.克服负载和电机转子惯量的启动转矩TS 电机扭矩T=(TL+TS)*SS:安全系数 二.惯量匹配 理论上负载折算到电机轴的惯量与电机转子惯量比 5时,考虑采用减速装置,提高惯量匹配 折算后的惯量比I2=0.679667757 432BBL Dpr 21 8CmD 12()60mlNm JJtp+ 其他常数 G=9.8 m/s pi=3.1416 丝杠密度=7900 kg/m3 丝杠水平运动选型计算表格 安全系数S=2 电机惯量JM=0.0011 kgm2 惯量比小于5(越小越好) 减速机减速比i1 丝杠垂直运动选型计算表格 机械结构参数: 速度:Vl=24 m/min* 滑动部分质量M= 30 kg * 丝杠部分长度LB=1.4 m* 丝杠直径DB=0.035 m* 丝杠导程PB=0.025 m* 连轴器质量MC0.5 kg* 连轴器直径DC0.05 m* 摩擦系数=0.1* 移动距离L=1.2 m 机械效率=0.9* 定位时间t= 3 s * 加减速时间比A=25%* 外力FA= 0 N 移动方向与水平轴夹角 a = 90 1)速度曲线 加速时间 t0=t*A = 0.75 s 2)电机转速 NM =Vl/PB = 960rpm 3)负荷转矩计算 轴向负载 F = FA+ = 293.999892Nm 负载转矩 TL = =1.299761852 Nm 4)克服惯量的加速转矩计算(也称做:启动转矩) 直线运动平台与负载惯量JL = =0.000474941 kgm2 (sincos )AFmgaa+m 2BFPph 2()2BP mp 滚珠丝杠惯量JB = = 0.001629402kgm2 连轴器惯量 JC= = 0.00015625kgm2 总负荷惯量JL=JL+JB+JC = 0.002260593kgm2 启动转矩 TS= =0.329821784Nm 5)必须转矩 必须转矩TM=(TL+TS)*S = 3.259167272 Nm 6)电机选择 根据计算,初步确定电机型号,然后输入转子惯量,确认TM 7)负荷与电机惯量比 I1=11.30296356 8)负荷与减速机惯量比 当负荷与电机惯量比5时,考虑采用减速装置,提高惯量匹配 I2=2.82574089 432BBL Dpr 21 8CmD 12()60mlNm JJtp+ 其他常数 G=9.8 m/s pi=3.1416 丝杠密度=7900 kg/m3 丝杠垂直运动选型计算表格 安全系数S=2 电机惯量JM=0.0002 kgm2 减速机减速比i2 皮带轮间歇运动选型计算表格 机械结构参数: 皮带与工作物总质量mL= 0 kg * 滑动面摩擦系数=0.3* 滚筒直径D=0.157 m* 滚筒质量m2= 1 kg * 传送带和滚筒的机械效率=0.9* 减速机机械效率G=0.7 减速比i=1* 每次定位时间 t= 0.2 s* 每次运动距离 L= 0.09 m * 加减速时间比 A= 50%* 外力 FA= 0 N* 移动方向与水平轴夹角 a = 0 1)速度曲线 加速时间t0= t*A = 0.1s 2)电机转速 减速机输出轴角加速度 =114.65rad/s2 减速机输出轴转速N= 109.4821 rpm 电机输出轴角加速度M= i* = 114.6497 rad/s2 电机输出轴转速NM= N*i = 109.4821 rpm 3)计算负载转矩 减速机轴向负载F= =0 N 减速机轴负载转矩TL= =0 Nm 电机轴负载转矩TLM= =0 Nm (sincos )AFmgaa+m 2 F Dh L GT i h 0000(/)2()2(/)()LDt ttL Dt ttppb =- =- 4)计算电机轴加速转矩(克服惯量) 皮带和工作物的惯量JM1= = =0 kgm2 滚筒的惯量JM2= = 0.003081 kgm2 折算到减速机轴的负载惯量 JL=JM1+2JM2 = 0.006162 kgm2电机惯量 全负载惯量J= = 0.006432 kgm2 电机轴加速转矩 TS= = 1.053508 Nm 5)必须转矩 必须转矩TM=(TLM+TS)*S安全系数 = 2.107015 Nm 6)负荷与电机惯量比 惯量比N1= = 22.82315 2 2()2 ()2L LDmDmp p 2 21 8 mD 2 LJ Jmi + 2/LJ Jmi MGJ b h g=9.8 m/s pi=3.1416 皮带轮间歇运动选型计算表格 JM=0.00027 kgm2 S=2 皮带轮连续运动选型计算表格 说明:由于是连续运动,所以在计算牛矩时只需考虑负载牛矩,启动牛矩忽略,但必须考虑到惯量的匹配 机械结构参数: 皮带速度:V=3 m/min其他常数 皮带与工作物总质量mL= 40 kg * 滑动面摩擦系数=0.3* 滚筒直径D=0.1 m* 滚筒质量m2= 1 kg * 传送带和滚筒的机械效率=0.9* 减速机机械效率G=0.7 减速比i=3* 外力 FA= 0 N* 移动方向与水平轴夹角 a = 0 1)电机转速 减速机输出轴转速N= 9.549274 rpm 电机输出轴转速NM= N*i = 28.64782 rpm 2)计算负载转矩 减速机轴向负载F= =117.6 N 减速机轴负载转矩TL= = 6.533333 Nm 电机轴负载转矩TLM= = 3.111111 Nm 4)计算折算到电机轴的惯量 皮带和工作物的惯量JM1= = =0.1 kgm2 滚筒的惯量JM2= (sincos )AFmgaa+m 2 F Dh 2 2()2 ()2L LDmDmp p 2 21 8 mD L GT i h =0.00125 kgm2 折算到减速机轴的负载惯量 JL=JM1+2JM2 =0.1025 kgm2电机惯量 5)必须转矩 必须转矩TM=TLM*S安全系数 = 6.222222 Nm 6)负荷与电机惯量比 惯量比N1= = 10.35354 2/LJ Jmi 2 21 8 mD G=9.8 m/s pi=3.1416 皮带轮连续运动选型计算表格 说明:由于是连续运动,所以在计算牛矩时只需考虑负载牛矩,启动牛矩忽略,但必须考虑到惯量的匹配 JM=0.0011 kgm2 S=2 分度盘机构选型计算表格 机械结构参数: 分度盘直径DT=0.16 m 分度盘厚度LT=0.01 m* 工作物直径DW= 0 m * 工作物厚度LW= 0 m * 工作台材质密度=7850 kg/m3* 工作物数量n=0 个* 由分度盘中心至工作 物中心的距离 l=0 m 定位角度=20 * 定位时间 t= 1 s* 加减速时间比 A= 25% 减速机减速比 i= 1 减速机效率 G= 0.9 1)决定加减速时间 加减速时间仍然以定位时间的25% 加减速时间 t0= t*A = 0.25s 2)电机转速 减速机输出轴角加速度G= =1.861688889 rad/s2 减速机输出轴最大转速N= =4.444444444 rpm 电机轴角加速度m= G*i =1.861688889 rad/s2 电机输出轴转速NM= N*i =4.444444444 rpm 3)计算负载转矩 0(0)360t ttqp2- G0 2tp 60 因为摩擦负载及小, 故忽略 TL= 0Nm 4)计算电机轴加速转矩(克服惯量) 工作台的惯量JT= =0.005050687 kgm2 工作物的惯量JW1= (工作物同时绕工作物中心 轴旋转,如果工作物没有自 转,可以不考虑这部分惯量 ) =0 kgm2 工作物质量 mw= =0 kg 工作物的惯量JW= (按工作物体中心自转)=0 kgm2 全负载惯量JL= JT+JW =0.005050687 kgm2 5)加速转矩 负载折算到电机轴上 的惯量: JLM= JL/i2 =0.005050687 kgm2 电机轴加速转矩Ts= =0.382785343 Nm 6)必须转矩 必须转矩T= (TS+TL)*S =0.765570686 Nm 6)负荷与电机惯量比 惯量比N1= =0.028059375 2/LJ Jmi 432WWL Dpr 432TTL Dpr 24wwL Dpr 2 1)wwnJm l(+ ()GLMMJJm+bh 其他常数 G=9.8 m/s pi=3.1416 分度盘机构选型计算表格 电机惯量 JM= 0.18 kgm2 安全系数 S= 2 * 其他 一.根据运动要求计算最大转速和角加速度 运动参数: 减速比i=6* 每次定位时间 t= 0.2 s* 每次运动角度 L= 12 * 加减速时间比 A= 25%* 负载惯量 J= 0.000096 Kg.m2 1)速度曲线 加速时间t0= t*A = 0.05s 2)电机转速 减速机输出轴角加速度 = 27.92533rad/s2 减速机输出轴转速Nmax= 13.3333333 rpm 电机输出轴角加速度M= i* =167.552 rad/s2 电机输出轴转速NM= Nmax*i =80 rpm 电机输出扭据:T= J = 0.01608499 Nm Ts 2T = 0.03216998 Nm 00180 ()t ttqp- 0()2 tpb 60 g=9.8 m/s pi=3.1416 其他 常常识识 一.电机温升 电机温度是指电机各部分实际发热温度,它对电机的绝缘材影响很大,温度过高会使绝缘老化缩短电动机寿命,甚至导致绝缘破坏. 为使绝缘不致老化和破坏,对电机绕组等各部分温度作了一定的限制,这个温度限制就是电机的允许温度.电机的各部温度的高低 还与外界条件有关,温升就是电动机温度比周围环境温度高出的数值. T2-T1 -温升 T1-实际冷却状态下的绕组温度(即环境温度); T2-发热状态下绕组温度 二.电机功率 1. 根据电源电压、使用条件、拖动对象选择电机.要求电源电压与电机额定电压相符. 2. 根据安装地点和工作环境选择不同型式的电机. 3. 根据容量、效率、功率因数、转数选择电机.如果容量选择过小,就会发生长期过载现象,影响电动机寿命甚至烧毁. 如果容量选择过大,电机的输出机械功率不能充分利用,功率因数也不高.因为电机的功率因数和效率是随着负载变化的. 4. 电机在恒定负载运行下,功率计算公式如下: 式中: P-电机的功率(KW); P1-生产机械功率(KW); 1-生产机械本身效率; 2 -电机效率. 上式计算出的功率不一定与产品规格相同,所以选择电机的额定功率(P1)应等于或稍大于计算所得的功率 1p p12= h h 电机温度是指电机各部分实际发热温度,它对电机的绝缘材影响很大,温度过高会使绝缘老化缩短电动机寿命,甚至导致绝缘破坏. 为使绝缘不致老化和破坏,对电机绕组等各部分温度作了一定的限制,这个温度限制就是电机的允许温度.电机的各部温度的高低 3. 根据容量、效率、功率因数、转数选择电机.如果容量选择过小,就会发生长期过载现象,影响电动机寿命甚至烧毁. 如果容量选择过大,电机的输出机械功率不能充分利用,功率因数也不高.因为电机的功率因数和效率是随着负载变化的. 上式计算出的功率不一定与产品规格相同,所以选择电机的额定功率(P1)应等于或稍大于计算所得的功率 V1.1需要对启动扭据部分的计算引入机械效率。
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