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滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)扭矩及電機(jī)功率的計(jì)算(轉(zhuǎn)貼)

熱度 10已有 3541 次閱讀2010-6-30 16:03 |個(gè)人分類(lèi):技術(shù)轉(zhuǎn)貼|

勻速運(yùn)行,非精確計(jì)算可以套用以下公式:Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1)
式中
Ta:驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.mm;
Fa:軸向負(fù)載N(Fa=F+μmg, F:絲杠的軸向切削力N,μ:導(dǎo)向件的綜合摩擦系數(shù),m:移動(dòng)物體重量(工作臺(tái)+工件)kg,g:9.8 );
I:絲杠導(dǎo)程mm;
n1:進(jìn)給絲杠的正效率。

計(jì)算舉例:

假設(shè)工況:水平使用,伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),2005滾珠絲杠傳動(dòng),25滾珠直線導(dǎo)軌承重和導(dǎo)向,理想安裝,垂直均勻負(fù)載1000kg,求電機(jī)功率:

Fa=F+μmg,設(shè)切削力不考慮,設(shè)綜合摩擦系數(shù)μ=0.1,得Fa=0.1*1000*9.8=980N;

Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1),設(shè)n1=0.94,得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M

根據(jù)這個(gè)得數(shù),可以選擇電機(jī)功率。以臺(tái)灣產(chǎn)某品牌伺服為例,查樣本得知,額定扭矩大于0.83N.M的伺服電機(jī)是400W。(200W是0.64N.M,小了。400W額定1.27N.M,是所需理論扭矩的1.5倍,滿(mǎn)足要求)

當(dāng)然咯,端部安裝部分和滾珠絲杠螺母預(yù)壓以及潤(rùn)滑不良會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)扭矩,也稱(chēng)初始扭矩,實(shí)際選擇是需要考慮的。另外,導(dǎo)向件的摩擦系數(shù)不能單計(jì)理論值,比如采用滾珠導(dǎo)軌,多套裝配后的總摩擦系數(shù)一定大于樣本參數(shù)。而且,該結(jié)果僅考慮驅(qū)動(dòng)這個(gè)靜止的負(fù)載,如果是機(jī)床工作臺(tái)等設(shè)備,還要考慮各向切削力的影響。

若考慮加速情況,較為詳細(xì)的計(jì)算可以參考以下公式(個(gè)人整理修正的,希望業(yè)內(nèi)朋友指點(diǎn)):

水平使用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)扭矩及電機(jī)功率計(jì)算:

實(shí)際驅(qū)動(dòng)扭矩T=(T1+T2)*e

T:實(shí)際驅(qū)動(dòng)扭矩

T1:等速時(shí)的扭矩;

T2:加速時(shí)的扭矩;

e:裕量系數(shù)。

等速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩T1=Fa*I/2*3.14*n1

T1:等速驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.mm
Fa
:軸向負(fù)載NFa=F+μmg, F:絲杠的軸向切削力N,μ:導(dǎo)向件綜合摩擦系數(shù),m:移動(dòng)物體重量(工作臺(tái)+工件)kg,g:9.8 】;
I
:絲杠導(dǎo)程mm;
n1
:進(jìn)給絲杠的正效率。

加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩T2=T1+J*W

T2:加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.m;

T1:等速時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩kgf.m;

J:對(duì)電機(jī)施加的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²J=Jm+Jg1+(N1/N2)²*Jg2+Js+m(1/2*3.14)²〕

W:電機(jī)的角加速度rad/s²;

Jm:電機(jī)的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²;

Jg1:齒輪1的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²;

Jg2:齒輪2的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²;

Js:絲杠的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²

(電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)可忽略Jg1 、Jg2

若采用普通感應(yīng)電機(jī),功率根據(jù)以下公式計(jì)算:

P=TN/9549

P:功率;T:扭矩;N:轉(zhuǎn)速

        修正說(shuō)明:原“計(jì)算舉例”中綜合摩擦系數(shù)設(shè)定為0.01,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不合理(最開(kāi)始扭矩結(jié)果應(yīng)是0.083N.M,算成0.83是我單位換算錯(cuò)誤),現(xiàn)將其修改為相對(duì)較合理的0.1。修改原因是滾珠導(dǎo)軌內(nèi)滾動(dòng)體的理論摩擦系數(shù)大約是0.003~0.005,組裝后因?yàn)樵黾恿硕瞬糠缐m件和預(yù)壓的原因,摩擦系數(shù)大約為0.01~0.05,而多套多滑塊同時(shí)使用因安裝方面的影響,整體摩擦系數(shù)可能在0.1~0.2之間,這里選0.1應(yīng)該比較合理。應(yīng)注意,計(jì)算結(jié)果沒(méi)有考慮沖擊、震動(dòng)以及其他非常因素的影響,而且螺旋升角對(duì)推力的影響反應(yīng)似乎不夠合理,因此這個(gè)結(jié)果只供參考。同時(shí),在此感謝“溫暖海洋”和“茄子”網(wǎng)友提出的指導(dǎo)性意見(jiàn),特別是“溫暖海洋”網(wǎng)友指出了我計(jì)算過(guò)程中單位換算的錯(cuò)誤,非常感謝!

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發(fā)表評(píng)論 評(píng)論 (9 個(gè)評(píng)論)

回復(fù) 聽(tīng)竹 2010-6-30 16:03
按照等做功的方法來(lái)算,負(fù)載*螺距=扭矩*2*3.14
回復(fù) 聽(tīng)竹 2010-6-30 16:03
別忘啦除以效率
回復(fù) 聽(tīng)竹 2010-6-30 16:10
功率的單位為KW,
水平使用時(shí),F(xiàn)a為μmg
垂直使用時(shí),F(xiàn)a=F+μmg
回復(fù) 湘里狼 2010-6-30 18:45
聽(tīng)竹: 按照等做功的方法來(lái)算,負(fù)載*螺距=扭矩*2*3.14
總算出手了
這些是你讀研究生時(shí)候?qū)W的,這么深入
多上傳一些供我們學(xué)習(xí)吧
回復(fù) 中方 2010-7-1 08:47
我是中方 滾珠絲杠 多交流
回復(fù) tangjiajun 2010-7-1 13:36
哥們,這資料來(lái)的太及時(shí)了,謝謝,我拜讀啦!
回復(fù) 約翰 2010-7-1 16:16
學(xué)習(xí)啦。
回復(fù) tangjiajun 2010-7-2 15:46
總算出手了
這些是你讀研究生時(shí)候?qū)W的,這么深入
多上傳一些供我們學(xué)習(xí)吧
回復(fù) 冰月 2010-7-6 15:57
雖然不太懂,但是學(xué)習(xí)啦

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