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山洋步进电机的选型方法以及常见问题(中)

时间:2015-10-13      阅读:3223

选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之zui高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 
  选择步进电机需要进行以下计算: 
   (1)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) 
   (2)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) 
   (3)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 

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       Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)    Mt-切削力折算至电机力矩(N.m)    Pt-zui大切削力(N) 
   (4)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) 若负载参数无法确定,则可按fq=1/2fq0进行估算. 
   (5)运行的zui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zui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。 
   (6)负载力矩和zui大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在zui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。

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