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伺服系统精度很高选型却不随意马虎多个实例讲解告诉你这样选型!_惯量_负载

落叶飘零 2024-12-23 17:22:14 0

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力矩:力矩的意义:使物体迁徙改变状态产生变革的成分,即当物体受到不为零的外力矩浸染,原为静止的将开始迁徙改变,原来已在迁徙改变的,转速将产生改变。

力矩的定义:考虑开门的情形,如下图,欲让门产生迁徙改变,必须施一外力 F 。
施力点离转轴愈远愈随意马虎使门迁徙改变。
而外力平形于门面的分力对门的迁徙改变并无效果,只有垂直于门面的分力能让门迁徙改变。

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综合以上成分,定义力矩,以符号 τ表示。

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(图片来自网络侵删)

力矩的单位:S.I. 制中的单位为 牛顿‧公尺(N‧m)

力矩的方向与符号:绕固定轴迁徙改变的物体,力矩可使物体产生逆时钟方向,或顺时钟方向的迁徙改变。
因此力矩为一维向量。
力矩符号规则一样平常选取如下:

正号:逆时针方向

负号:顺时针方向

迁徙改变方程式:考虑一绕固定轴迁徙改变的刚体(如下图)。
间隔转轴为 r 处的一质量为 m 的质点,受到一力量 F 的浸染,根据切线方向的牛顿第二运动定律。

迁徙改变惯量在迁徙改变力学中的角色就像质量在移动力学中所扮演的角色,即迁徙改变惯量越大的刚体角速率越不随意马虎产生变革。
刚体的迁徙改变惯量与其转轴的位置与质量的分布有关。
刚体的质量如呈连续的分布,则迁徙改变惯量必须以积分打算。

伺服选型原则

连续事情扭矩 < 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

连续事情速率 < 电机额定转速

举例打算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。

打算圆盘迁徙改变惯量

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 < 30.277,R2 > 18803,R > 137

输出转速=3000/137=22 rpm,不能知足哀求。

如果选择500W电机,JM = 8.17kg.cm2,则15625 / R2 < 38.17,R2 > 637,R > 25

输出转速=2000/25=80 rpm,知足哀求。

这种传动办法阻力很小,忽略扭矩打算。

这种传动办法与前一种传动办法相同,选型时紧张考虑负载惯量的打算,打算公式也与前面相同。

总结:迁徙改变型负载紧张考虑惯量打算。

举例打算2

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,负载最高运动速率30m/min,负载从静止加速到最高速率韶光200ms,忽略各传送带轮重量,驱动这样的负载最少须要多大功率电机?

1.打算折算到电机轴上的负载惯量

JL=M D2 / 4 / R12 =50 144 / 4 / 100 =18kg.cm2

按照负载惯量<3倍电机转子惯量JM的原则

JM>6kg.cm2

2.打算电机驱动负载所须要的扭矩

战胜摩擦力所需转矩Tf=Mgµ(D/2)/ R2/R1

= 50 9.8 0.6 0.06 / 2 / 10

= 0.882N.m

加速时所需转矩Ta=Ma(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

3.打算电机所须要转速

N= v/(πD)R1

= 30 / (3.14 0.12) 10

= 796 rpm

举例打算3

已知:负载重量M=200kg,螺杆螺距PB=20mm,螺杆直径DB=50mm,螺杆重量MB=40kg,摩擦系数µ=0.2,机器效率η=0.9,负载移动速率V=30m/min,全程移动韶光t=1.4s,加减速韶光t1=t3=0.2s,静止韶光t4=0.3s。
请选择知足负载需求的最小功率伺服电机。

1.打算折算到电机轴上的负载惯量

重物折算到电机轴上的迁徙改变惯量JW=M(PB/2π)2

=200(2/6.28)2

=20.29kg.cm2

螺杆迁徙改变惯量JB=MBDB2 /8

=4025/8

=125kg.cm2

总负载惯量JL=JW+JB=145.29kg.cm2

2.打算电机转速

电机所需转速N=V/PB

=30/0.02

=1500rpm

3.打算电机驱动负载所须要的扭矩

战胜摩擦力所需转矩Tf=MgµPB/2π/η

=2009.80.20.02/2π/0.9

=1.387N.m

重物加速时所需转矩TA1=MaPB/2π/η

=200(30/60/0.2)0.02/2π/0.9

=1.769N.m

螺杆加速时所须要转矩TA2=JBα/ η=JB(N2π/60/t1)/η

=0.0125(15006.28/60/0.2)/0.9

=10.903N.m

加速所需总转矩TA=TA1+TA2=12.672N.m

4. 选择伺服电机

伺服电机额定扭矩 T>Tf且T >Trms

伺服电机最大扭矩Tmax>Tf+TA

末了总结一下!

决定伺服电机大小的成分

1传动办法

2负载重量

3皮带轮/滚珠丝杆等传动件重量

4减速比

5皮带轮直径/滚珠丝杆螺距

6加减速特性

7运行速率

8摩擦系数

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