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步进电机的计算与选型实用计算

步进电机的计算与选型

对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤：

1)根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转

动惯量eqJ;

2)计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩

eqT；

3)取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大

静转矩的依据；

4)根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动

机进行校核。

1.步进电动机转轴上的总转动惯量eqJ的计算

加在步进电动机转轴上的总转动惯量eqJ是进给伺服系统

的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。eqJ主要包括

电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折

算到电动机转轴上的转动惯量等。

2.步进电动机转轴上的等效负载转矩eqT的计算

步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同

的。通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为

0），另一种情况是承受最大工作负载。

（1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1T

eq1amaxf0T=T+T+T(4-8)

式中amaxT――快速空载起动时折算到电动机转轴上的

最大加速转矩，单位为Nm；

fT――移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，

单位Nm；

0T――滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转

矩，单位为Nm。具体计算过程如下：

1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：

amaxeq2T=J=60eqm

aJntπε（4-9）

式中eqJ――步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg

m?；

ε――电动机转轴的角加速度，单位为2/rads；

mn――电动机的转速，单位r/min；

at――电动机加速所用时间，单位为s，一般在0.3~1s之

间选取。

2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：

fT=2Fiπη摩h

P（4-10）

式中F摩――导轨的摩擦力，单位为N；

hP――滚珠丝杠导程，单位为m；

η――传动链总效率，一般取0.70.85η=；

i――总的传动比，/sminn=，其中mn为电动机转速，

sn为丝杠的转速。其中式（4-10）中的导轨的摩擦力为：

Fμ摩c=(F+G)（4-11）

式中μ――导轨的摩擦因素（滑动导轨取0.15~0.18，滚动

导轨取0.003~0.005）；

cF――垂直方向的工作负载，车削时为cF，立铣时为z

F，单位为N，空载时cF=0；

G――运动部件的总重力，单位为N；

3)滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩：

200T=(1)2Fiηπη-YJhP（4-12）

式中FYJ――滚珠丝杠的预紧力，一般取滚珠丝杠工作载

荷Fm的1/3，单位为N；

0η――滚珠丝杠未预紧时