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自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

返回列表 来源: 发布日期: 2019.09.19

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

伺服电机选型是自动化项目开发过程中常用的控制电机,在进行设计选型过程中。需要对电机的各项参数进行选型计算,如运行速度、转动力矩等。以匹配合适大小的电机。这里就电机的各项参数计算过程进行整理如下:

1、确定使用的机械机构形式

一般地,常见的结构为滚珠丝杆机构、皮带传动机构、齿轮齿条等。在确定机械机构的形式的过程中,还需要确定机构中滚珠丝杆的长度、导程、带轮直径等。以备计算过程中的使用。

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

几种机械结构形式

2、确定运行过程中的相关参数

如机构运行过程中的加减速时间,匀速运行时间、移动距离等。以方便计算确定电机的相关技术参数。

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

电机运行速度位置曲线

3、计算负载惯量和惯量比

运用一般的惯量计算方法,确定设备的负载惯量;并用选型电机的惯量除负载惯量,以计算惯量比。

惯量相当于保持一种状态所需要立的大小。惯量比是用电机的转动惯量除以负载惯量的数值。

电机使用过程中,依照经验值,750W以下的电机一般为20倍以下、1000W以上的电机一般为10倍以下。在需要快速响应的应用场景,应选择更小的惯量比。

4、计算电机的转速

依照机构的移动距离、加减速时间、匀速时间计算电机的转速。其中最主要的是要核算运行过程中需要的电机的最大转速值。计算出的最大转速应小于或等于选型电机的额定转速。

5、计算电机运行转矩

计算电机运行转矩的过程中,需要从以下几个方面进行核算:

1)电机峰值转矩

运行过程中电机所需要的最大转矩,主要为电机加减速时所需要的转矩。一般应为电机最大转矩的80%以下。

2)移动转矩、停止时的保持转矩

电机使用过程中,绝大部分时间点应该都是处于这中状态,即电机常时间运转所需要的转矩。一般应为电机额定转矩的80%以下。

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

转矩计算方法

3)有效转矩

此参数为,电机运行、停止保持等全闭过程所需转矩的平方平均值的单位时间值。同样大致约为电机额定转矩的80%以下。

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

有效转矩计算方法

6、选型确定伺服电机选型

通过以上的计算,就可以依照以上计算过程中的结果,选型确定电机。所选择的电机参数,应大于等于以上计算需求参数。(转载请注明来源函控自动化工程师头条号)

7、应用举例(使用滚珠丝杆机构的示例)

1)确定基本参数

机构上的工件质量 Wa=10Kg

滚珠丝杆的长度 BL=0.5m

滚珠丝杆的直径 Bd=0.02m

滚珠丝杆的螺距 Bp=0.02m

滚珠丝杆的效率 Bn=0.9

移动距离 0.3m

联轴器的惯量 Jc=10*10^-6Kg.m^2

2)运行模式

加速时间 Ta=0.1s

匀速时间 Tb=0.8s

减速时间 Td=0.1s

循环时间 Tc=2s

移动距离 0.3m

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

运行参数

3)负载惯量

预估丝杆的质量为1.24Kg。则

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

负载惯量计算

4)惯量比

若预先电机为200W,则Jm=0.14x10^-4(Kg.m^2)。

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

惯量比计算

5)最高速度Vmax

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

最高速度计算

6)转速

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

电机转速计算

7)转矩

移动转矩

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

移动转矩计算

加速时转矩

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

加速转矩计算

减速时转矩

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

减速转矩计算

8)有效转矩

自动化项目设计过程中伺服电机的选型计算

有效转矩计算

通过以上计算,可以知道,选择200W伺服电机选型 满足使用要求。


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