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步進電機的選用計算方法

發布時間:2019-08-05 09:59:39來源:

步進電機的選用計算方法
       步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精 度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產品中,如:數控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。
       選擇步進電機時,首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時,首先要計算機械系統的負載轉矩,電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可*。在實際工作過程中,各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說比較大靜力矩Mjmax大的電機,負載力矩大。選擇步進電機時,應使步距角和機械系統匹配,這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量,一是可以改變絲桿的導程,二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率,不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。 
       選擇功率步進電機時,應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率,使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量,使之比較高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。
選擇步進電機需要進行以下計算:
   (1)計算齒輪的減速比
            根據所要求脈沖當量,齒輪減速比i計算如下:
            i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步進電機的步距角(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 ---電機啟動加速力矩(N.m)
            Jm、Jt---電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2)
            n---電機所需達到的轉速(r/min)
            T---電機升速時間(s)
            Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)
            Mf---導軌摩擦折算至電機的轉矩(N.m)
            u---摩擦系數
            η---傳遞效率
            Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)
            Mt---切削力折算至電機力矩(N.m)
            Pt---比較大切削力(N)
   (4)負載起動頻率估算。數控系統控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關系,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輸出力矩(N.m)
            若負載參數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.
   (5)運行的比較高頻率與升速時間的計算。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高而下降,因此在比較高頻率時, 由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載,并留有足夠的余量。
   (6)負載力矩和比較大靜力矩Mmax。負載力矩可按式(1-5)和式(1-6)計算,電機在比較大進給速度時,由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大于Mf與Mt之和,并留有余量。一般來說,Mf與Mt之和應小于(0.2 ~0.4)Mmax.專業維修各種品牌步進電機與控制器,河南廣潤自動化設備有限公司是專業銷售維修變頻器、直流調速器、軟啟動器   電話0371- 56700815  手機:15515598858  網址:m.79194.cn

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