伺服电机功率计算选型案例学习课件.ppt

此方程式為繞固定軸轉動的剛體所必須遵守的基本力學方程式，類似於移動力學中的牛頓第二運動定律。合外力對應到合外力矩，質量對應到轉動慣量，加速度對應到角加速度。 轉動慣量在轉動力學中的角色就像質量在移動力學中所扮演的角色，即轉動慣量越大的剛體角速度越不容易產生變化。剛體的轉動慣量與其轉軸的位置與質量的分布有關。剛體的質量如呈連續的分布，則轉動慣量必須以積分計算。 圓盤 圓球 圓柱 薄圓環 * F= —— 扭矩计算 1/R T T 电机转矩T （N.m） 滑轮半径r （m） 提升力F （N） T 经过减速机后的提升力F= —— ·R r F F r r r T * 扭矩计算 F 1/R PB F PB T T 电机转矩T （N.m） 螺杆导程PB （m） 推力F （N） PB 2π F=T · —— 经过减速机后的推力F=T · —— ·R 2π PB * 惯量计算 一、负载旋转时惯量计算 JL（㎏ ? ㎡） （以电机轴心为基准计算转动惯量） 实心圆柱 空心圆柱 L（m） D（m） L（m） D1 （m） JK＝ ×MK ×（D02－ D12） 8 1 经过减速机之后的转动惯量 JL＝ R2 JK JK＝ ×MK ×D2 8 1 1/R D0 （m） * 惯量计算 M 1/R PB 直线运动部分 JK＝M ×（ ）2 2π PB 经过减速机之后的转动惯量 JL＝ R2 JK 二、负载直线运动时惯量计算 JL（㎏ ? ㎡） （以电机轴心为基准计算转动惯量） * 惯量计算 三、皮带类传动时惯量计算 JL（㎏ ? ㎡） （以电机轴心为基准计算转动惯量） M3 M2 M1 r1 r2 * 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 * 举例计算1 已知：圆盘质量M=50kg，圆盘直径D=500mm，圆盘最高转速60rpm，请选择伺服电机及减速机。 * 举例计算1 计算圆盘转动惯量 JL = MD2/ 8 = 50 * 2500 / 8 = 15625 kg.cm2 假设减速机减速比1：R，则折算到伺服电机轴上负载惯量为15625 / R2。 按照负载惯量 3倍电机转子惯量JM的原则 如果选择400W电机，JM = 0.277kg.cm2，则15625 / R2 3*0.277，R2 18803，R 137 输出转速=3000/137=22 rpm，不能满足要求。 如果选择500W电机，JM = 8.17kg.cm2，则15625 / R2 3*8.17，R2 637，R 25 输出转速=2000/25=80 rpm，满足要求。 这种传动方式阻力很小，忽略扭矩计算。 * 举例计算1 这种传动方式与前一种传动方式相同，选型时主要考虑负载惯量的计算，计算公式也与前面相同。 总结：转动型负载主要考虑惯量计算。 * 举例计算2 M 1:R1 已知：负载重量M=50kg，同步带轮直径D=120mm，减速比R1=10，R2=2，负载与机台摩擦系数μ=0.6，负载最高运动速度30m/min，负载从静止加速到最高速度时间200ms，忽略各传送带轮重量，驱动这样的负载最少需要多大功率电机？ D 1:R2 * 举例计算2 1. 计算折算到电机轴上的负载惯量 JL = M * D2 / 4 / R12 = 50 * 144 / 4 / 100 = 18 kg.cm2 按照负载惯量 3倍电机转子惯量JM的原则 JM 6 kg.cm2 2. 计算电机驱动负载所需要的扭矩 克服摩擦力所需转矩Tf = M * g * μ * (D / 2) / R2 / R1 = 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10 = 0.882 N.m 加速时所需转矩Ta = M * a * (D / 2) / R2 / R1 = 50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10 = 0.375 N.m 伺服电机额定转矩 Tf ，最大扭矩 Tf + Ta * 举例计算2 3. 计算电机所需要转速 N = v / (πD) * R1 = 30 / (3.14 * 0.12) * 10 = 796 rpm 根据以上数据分析，最小可以选择ECMA-G31306ES电机。 * 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗 努力奋斗