垂直螺杆扭矩计算.docVIP

伺服选型原则 连续工作扭矩 伺服电机额定扭矩 瞬时最大扭矩 伺服电机最大扭矩（加速时） 负载惯量 3倍电机转子惯量 连续工作速度 电机额定转速 惯量的理解： 小惯量速度响应好，但负载突然加大时对速度的冲击比较大。 大惯量的电机受负载的质量变化影响比较小，但其响应相对较慢。 我们在选择合适的伺服电机的使用常常会遇到扭力选择和惯量选择,对于扭矩的计算相对简单,只需要知道负载重量和传动方式一般能很快的计算出电机所需要力矩,选型的时候再适当放大,留些余量就可以了. 所谓的惯量就是刚体绕轴转动的惯性的度量，转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量。它与刚体的质量、质量相对于转轴的分布有关。（刚体是指理想状态下的不会有任何变化的物体） 选择的时候遇到电机惯量，也是伺服电机的一项重要指标。它指的是伺服电机转子本身的惯量，对于电机的加减速来说相当重要。如果不能很好的匹配惯量,电机的动作会很不平稳.一般来说，小惯量的电机制动性能好，启动，加速停止的反应很快，高速往复性好，适合于一些轻负载，高速定位的场合,如一些直线高速定位机构。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求性比较高的场合，如一些圆周运动机构和一些机床行业。如果你的负载比较大或是加速特性比较大，而选择了小惯量的电机，可能对电机轴损伤太大， 选择应该根据负载的大小，加速度的大小，等等因素来选择，一般的选型手册上有相关的能量计算公式，比较复杂，这里就不详列了。伺服电机驱动器对伺服电机的响应控制，最佳值为负载惯量与电机转子惯量之比为一，最大不可超过五倍。通过机械传动装置的设计，可以使负载惯量与电机转子惯量之比接近一或较小。当负载惯量确实很大，机械设计不可能使负载惯量与电机转子惯量之比小于五倍时，则可使用电机转子惯量较大的电机，即所谓的大惯量电机。使用大惯量的电机，要达到一定的响应，驱动器的容量应要大一些。 当螺杆回转一周（弧度=2π），螺杆上升一个导程（假设导程=螺距=5mm）。 如果不考虑能量损失，则对螺杆所做的功等于重物增长的势能。 对螺杆所做的功=Tθ（T为转矩，θ为弧度角）； 重物增长的势能=mgh（m为重物质量，g为重力加速度，h为上升高度）； 则有Tθξ=mgh（ξ为传动效率）。 所以当重物为1000公斤时： 扭矩T=mgh÷(θξ)=1000×10×0.005÷(2π×0.95)≈8.4Nm 取安全系数为1.2，则螺杆输入转矩取8.4×1.2=10(牛.米). 同理：所以当重物为1000公斤时，螺杆输入转矩取20牛.米； 当重物为3000公斤时，螺杆输入转矩取30牛.米。 电机输出轴到螺杆输入端应该还有减速机构，该机构还存在效率问题，所以电机转矩还要仔细核算。 首先要说的是：输入端扭矩与丝杠公称直径无关。 滚珠螺母副导程h=5mm，公称直径D=40mm； 则升角α=arctg[h/(πD)] 可见丝杠的升角与公称直径成反比。 一般来说，升角越小，越省力，但是省力不省功。 省力不省功。 对于同样导程，不同公称直径的丝杠，当丝杠回转一周时，滚珠所走过的距离是不一样的。且公称直径越大，滚珠所所走的距离越大，而功等于力与距离的乘积。所以不同公称直径、相同导程的丝杠所做的功是一样的。 我在推导过程中用的是能量守恒定律，没有涉及到力。 那么，丝杠的公称直径是否要核算和认真选取？ 要，公称直径一般决定丝杠的承受能力，至于选多大的公称直径，请查阅丝杠生产厂家的手册。