工况条件:
负载的总质量(包含工作台)M1=10kg
负载的最大移动速度:VM=80mm/s
丝杆质量:Ms=1.24kg
丝杆外径:Da=20mm
丝杆螺距值:P=20mm
丝杆与水平面之间的角度:θ=0°
丝杆的摩擦系数:u1=0.3
加速时间:t1=0.1s
丝杆轴向外力:FA=0N
电机转速:n1=3000rpm
安全系数:Sf=1.5
预选伺服电机额定转动惯量:JS=0.000056kg*m^2
预选伺服电机额定功率:PS=400w
一、伺服电机选型:
1.对应负载最大移动速度输入转速
由n2=(60*VM)/60rpm
得n2=240rpm
2.计算所需的减速比
由I=n1/n2
得I=12.5(最终选定的减速比值小于等于计算值,因为减速机减速比是固定值)
3.计算负载总的转动惯量
由JK=1/2*M*R^2计算出丝杆的转动惯量、滑动负载的转动惯量、其它件的转动惯量
3.1丝杆的转动惯量
由J1=1/8*Ms*Da^2
得J1=0.000062kg*m^2
3.2滑动负载的转动惯量
由J2=M1*(P/2*PI())^2
得J2=0.000101321kg*m^2
3.3其它连接件的转动惯量
J3=0.00001kg*m^2
3.4部件总转动惯量
由JK=J1+J2+J3
得JK=0.000173321kg*m^2
4.计算折算到电机端负载总的转动惯量
由JD=JK/(i^2)
得JD=1.109*10^-6kg*m^2
5.计算折算到电机端负载转动惯量与预选电机转动惯量比
由IJ=JD/JS(IJ=JD/JS20则合格,否则不合格)
得IJ=0.019808
6.计算负载总的扭矩
6.1匀速时的轴向负载
由F1=M1*g*sinθ+u1*M1*g*cosθ
得F1=30N
6.2匀速时的轴向扭矩
由T=(F1*P)/2*PI()
得T=0.0954N*M
6.3加速时的角加速度
由ε=(2*PI()*n2)/(60*t1)
得ε=251.3rad/s^2
6.4加速时的轴向扭矩
由Ta=JK*ε
得Ta=0.0435N*M
6.5负载总的扭矩
由Tz=(Ta+T)*Sf
得Tz=0.2085N*M
7.计算预选伺服电机额定扭矩
由T0=60*PS/(2*PI()*n1)
得T0=1.27N*M
8.计算预选伺服电机经过减速机后的扭矩
由TK=T0*i
得TK=15.91
9.计算预选伺服电机经减速后与负载总扭矩比
由I2=TK/TZ(I2=TK/TZ2则合格,否则不合格)
得I2=76.3
对于伺服电机选型,计算出的速比,只要我们电机功率合适,速比值比计算值小都能使用;如果按照计算出的速比值、负载总扭矩、输入转速直接计算出来的电机功率;往往电机功率值很小,而减速机速比很大;所以我们通过预选合适功率的电机,和合适的速比来跟负载的转动惯量和负载的总扭矩值比较,选出合适的电机。
二、步进电机选型:
1.计算折算到电机端负载总的转动惯量与预选步进电机转动惯量比
由IB=JD/JB(IB=JD/JB5则合格,否则不合格)
2.计算步进电机带动负载运行需要的总扭矩
由TB=Tz*Sf
得TB=0.312N*M
3.预选步进电机实时取值
TX=4.5N*M(对应皮带线速度输入转速300RPM,按额定扭矩,
否则查找拒聘曲线图手动输入)
4.预选步进电机经过减速机后的扭矩
由TB0=TX*i
得TB0=56.25N*M
5.预选步进电机经过减速后与步进电机带动负载运行需要总扭矩比
由IB0=TB0/TB(IB0=TB0/则合格,否则不合格)
得IB0=179.78
步进电机:对应皮带线速度输入转速300RPM,按额定扭矩,否则查找拒聘曲线图手动输入
*注:1.手动输入的速比值一定要比自动计算出来的小
2.选步进电机时手动输入的扭矩值要比额定扭矩值小