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(1)計算齒輪的減速比
根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量,齒輪減速比i計算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步進(jìn)電機(jī)的步距角(o/脈沖)
S ---絲桿螺距(mm)
Δ---(mm/脈沖)
(2)計算工作臺,絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量Jt。
Jt=J1+(1/i2)【(J2+Js)+W/g(S/2π)2】 (1-2)
式中Jt ---折算至電機(jī)軸上的慣量(Kg.cm.s2)
J1、J2 ---齒輪慣量(Kg.cm.s2)
Js ----絲桿慣量(Kg.cm.s2) W---工作臺重量(N)
S ---絲桿螺距(cm)
(3)計算電機(jī)輸出的總力矩M
M=Ma+Mf+Mt (1-3)
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)
式中Ma ---電機(jī)啟動加速力矩(N.m)
Jm、Jt---電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量(Kg.cm.s2)
n---電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速(r/min)
T---電機(jī)升速時間(s)
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)
Mf---導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩(N.m)
u---摩擦系數(shù)
η---傳遞效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)
Mt---切削力折算至電機(jī)力矩(N.m)
Pt---最大切削力(N)
(4)負(fù)載起動頻率估算。
數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系,其估算公式為
fq=fq0【(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)】 1/2 (1-7)
式中fq---帶載起動頻率(Hz)
fq0---空載起動頻率
Ml---起動頻率下由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩(N.m)
若負(fù)載參數(shù)無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進(jìn)行估算.
(5)運(yùn)行的最高頻率與升速時間的計算。
由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降,因此在最高頻率時,由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動負(fù)載,并留有足夠的余量。
(6)負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。
負(fù)載力矩可按式(1-5)和式(1-6)計算,電機(jī)在最大進(jìn)給速度時,由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于Mf與Mt之和,并留有余量。一般來說,Mf與Mt之和應(yīng)小于(0.2 ~0.4)Mmax.
步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)是運(yùn)動控制系統(tǒng)中最常用的兩種執(zhí)行電動機(jī)。在電機(jī)選型過程中,必須首先計算出負(fù)載通過機(jī)械傳動系統(tǒng)對電機(jī)軸的折算扭矩(T折),下面就幾中常見的機(jī)械傳動方式介紹折算扭矩(T折)的計算過程。
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