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    步进电机力矩如何计算

    发布时间: 2017-02-02 10:09 作者: 浏览次数: 659 字号:

    步进电机

    选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可。

    在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩的电机,负载力矩大。

    步进电机力矩计算方法,选择步进电机需要进行以下计算:

    首先是计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:

    i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角(o/脉冲)

    S ---丝杆螺距(mm)

    Δ---(mm/脉冲)

    步进电机力矩计算方法,计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。

    Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2) (1-2)

    式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)

    J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)

    Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量(N)

    S ---丝杆螺距(cm)

    步进电机力矩计算方法还需要计算电机输出的总力矩M

    M=Ma+Mf+Mt (1-3)

    Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)

    式中Ma ---电机启动加速力矩(N.m)

    Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)

    n---电机所需达到的转速(r/min)

    T---电机升速时间(s)

    Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)

    Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)

    u---摩擦系数

    η---传递效率

    Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)

    Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)

    Pt---最大切削力(N)

    步进电机力矩计算方法,还需要负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为

    fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml]÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7)

    式中fq---带载起动频率(Hz)

    fq0---空载起动频率

    Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m)

    若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.

    运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率 时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。

    负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2 ~0.4)Mmax。

    步进电机力矩计算方法。选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可。

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