伺服电机的选型计算及应用案例介绍.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,-,#,伺服电机的选型及应用案例介绍,1,-,二，转动惯量的概念及计算方法,三，伺服电机选型的原则,四，伺服电机选型的步骤,一，扭矩的概念及计算方法,六，实例应用讲解,五，与选择相关的项目情况说明,2,-,一,.,力矩,1.,定义,:,使物体,转动状态,产生变化的因素，即,物体在受到不为零的外力矩作用下，原为静止的将开始转动，原为转动的转速将发生变化。,2.,扭矩：,转动力矩,又称为转矩或扭矩。,3,-,3.,公式,:,力矩等于,径向矢量,与,作用力,的,如右图所示：欲让门产生转动，必须施加一外力,F,。施力点离转轴越远越容易使门产生转动。平行于门面的分力对门的转动没有效果，只有垂直于门面的分力才能让门产生转动。力矩的符号经常用,T,表示。单位,N m,T=rFsin,=,有效作用力,x,力臂,4,-,4.,电机转速和扭矩（转矩）公式,扭矩公式：,T=9550P/n,T,是扭矩，单位,Nm,；,P,是输出功率，单位,KW,；,n,是电机转速，单位,r/min,扭矩公式：,T=973P/n,T,是扭矩，单位,kg,m,；,P,是输出功率，单位,KW,；,n,是电机转速，单位,r/min,5,-,5.,扭矩,计算,T,F,r,电机转矩,T,（,N.m,）,滑轮半径,r,（,m,）,提升,力,F,（,N,）,F=,T,r,经过减速机提升后的提,升力为,：,F=,1/R,T,F,r,T,r,R,6,-,F,1/R,P,B,T,F,P,B,T,6.,电机带动丝杆扭矩计算,电机转矩,T,（,N.m,）,螺杆导程,PB,（,m,）,推力,F,（,N,）,F=T,P,2,经过减速机提升后的提,升力为,：,F=T,2,P,R,7,-,二,.,转动惯量,1.,定义,:,是刚体绕轴转动时惯性的量度。通常以字母,I,或,J,来表示。单位为,kgm,2.,与转动惯量有关的因素,：,1.,刚体的总质量,2.,质量分布,3.,转轴的位置,8,-,转轴,3.,转动惯量的计算：,（,1,）单个质点的转动惯量,:,J=mr,2,（,2,）质量离散分布刚体的转动惯量,:,（,3,）质量连续分布刚体的转动惯量,:,dm:,质量元,9,-,常见刚体的转动惯量,10,-,三,.,伺服电机的选型原则,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,),惯量比,电机规定的惯量比,连续工作速度,电机额定转速,11,-,12,-,四,.,伺服电机选型步骤,1.,确定机构部,次外，还要确定各机构零件（滚珠丝杆的长度，导程和带轮直径等）的细节,机构部典型示例,13,-,2.,确定运转模式,加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离等。,14,-,注：运转模式对电机的容量选择有很大的影响。除了特别需要的情况，加减速时间、停止时间尽量取得大点，就可以选择小容量的电机,3.,计算负载惯量和惯量比,结合各机构部计算负载惯量。（请参照普通的惯量及其计算方法）并且用所选的电机的惯量去除负载惯量，计算惯量比。,15,-,4.,计算转速,根据移动距离、加减速时间、匀速时间计算电机转速。,5.,计算转矩,根据负载惯量和加减速时间、匀速时间计算所需的电机转矩。,6.,选择电机,选择能满足以上,35,项条件的电机。,16,-,五,.,和选择相关的项目说明,1.,转矩,a,峰值转矩,运转过程中（主要是加减速时）电机所需的最大转矩，通常为电机,最大转矩,的,80%,以下。,b,移动转矩,电机长时间运转所需的转矩。通常为电机的,额定转矩,的,80%,以下。,17,-,各机构移动转矩的计算公式：,18,-,c,有效转矩,运转、停止全过程所需转矩的平方平均值的单位时间数值，通常为电机的,额定转矩,的,80%,以下。,2.,转速,最高转速通常要在额定转速以下。需使用电机的最高转速时，应注意转矩和温度的上升。,19,-,3.,惯量比,惯量比是用,电机的转动惯量,去除,负载惯量,的数值。按照通常的标准，,750W,以下的电机为,20,倍以下，,1000W,以上的电机为,10,倍以下，若要求快速响应，则需更小的惯量比。反之，如果加速时间允许数秒，就可以采用更大的惯量比。,20,-,21,-,22,-,六,.,实例应用讲解,案例,1,已知：负载重量,W,A,=10kg,，螺杆螺距,BP=20mm,，螺杆直径,BD=20mm,，螺杆长,BL=0.5m,，,机械效率,=0.9,，摩擦系数,=0.1,，负载移动距离,0.3m,，加减速时间,ta=td=0.1s,，匀速时间,tb=0.8s,，静止时间,t4=1s,。联轴器的惯量,Jc=10 x10,-6,kg.m,2,.,请选择满足负载需求的最小功率伺服电机。,23,-,1.,滚珠丝杆的质量,：,Bw=,xV=7.9*10,3,*,(0.02/2),2,*0.5,=1.24kg,2.,负载部分的惯量,：,J,L,=J,C,+J,B,=J,C,+B,W,*B,D,2,/8+W,A,*B,P,2,/4,2,=0.00001+(1.24*0.02,2,)/8+10*0.02,2,/4,2,=,1.73,*,10,-4,kg.m,2,24,-,3.,预选电机,若选,200W,则,J,M,=,0.14,*,10,-4,kg.m,2,4.,惯量比,J,L,/J,M,=1.73/0.14,=12.330,25,-,5.,最高速度,Vmax,S=1/2*ta,*,Vmax+tb,*,Vmax+1/2*td*Vmax,0.3=1/2,*,0.1,*,Vmax+0.8,*,Vmax+1/2,*,0.1,*,Vmax,Vmax=0.334m/s,所以,N,=0.334/0.02=16.7r/s,=16.7*60=1002r/min3000r/min,26,-,6.,计算转矩,T,f,=Bp/2,*(,gW,A,+F),=0.02/2,*0.9(0.1*9.8*10+0)=0.035N.M,移动转矩,加速时转矩,T,a,=(J,L,+J,M,)*2,N/,加速时间,+,移动转矩,=0.231N.M,27,-,减速时转矩,T,d,=(JL+JM)*2,N/,加速时间,-,移动转矩,=0.161N.M,7.,确认最大转矩,加速时转矩,=Ta=0.231N.M1.91N.M(,电机最大转矩,）,8.,确认有效转矩,=0.0670.64(,电机额定转矩,）,8.,确认电机型号,根据以上计算可知转矩虽然有较大余量，但根据惯量比选择,200w,电机,电机选型计算软件,谢谢,