3）等效负载转矩计算.pptVIP

1 步进电机的计算和选用 步进电机使用范围相当广泛，很难建立统一的选择程序。 设计人员通常根据实际的要求，用类比法或凭自己的经验用逐 次逼近法来选择电动机型式、尺寸及齿轮传动装置。 选用步进 电动机时，必须首先根据机械结构草图计算机械传动装置及负 载折算到电动机轴上的等效转动惯量，分别计算各种工况下所 需的等效力矩，再根据步进电动机最大静转矩和起动、运行矩 频特性选择合适的步进电动机。 根据步进电机的应用特点大致可分为三种主要类型： 第1类是作为位置伺服系统，如开环控制数控机床伺服 元件，在这类系统中，步进电机要能应答偶发指令，并具有一 定的运行精度和定位精度。 第Ⅲ类用于少数步增量运动中作驱动元件， 在这类应用中，重要的特性是起始加速度和稳 定时间。要求电动机起动快，停稳时间短。 下面对第一类负载的步进电机选择作一分析 说明，其它二类负载的步进电机的选择可参考 有关资料。 2 伺服电机的计算与选用 交流伺服电动机及其控制技术有逐步替代直流伺服电动机及 其控制技术的趋势，且交流数控技术已达到直流数控技术水平。 例如，日本东荣的数字化软件交流伺服系统具有以下特点： 1）用软件(代码)设定48种参数； 2）有每转反馈量的设定，可与检测传感器匹配，其反馈脉冲设定范围为每转l／32767～32767／32767～32767／1(即分数或整数均可)； 3）在位置控制方式下，具有调速功能，满足对反馈量精度的要求，该功能称为柔性齿数比或电子齿轮功能，扩大了传统的检测脉冲倍串(DMR)的设定范围； 4）有工作方式选择，配用电动机型号，是否用正/反转脉冲的传感器，原点位置移动，输入输出脉冲类型，输入指令电压的比率，加减速时间，制动方式，速度限制值和电流限制值等功能。 交流伺服电动机应用特点 1）交流伺服电动机适应型很强， 广泛应用于各种机电一体化装备； 2）交流伺服电动机具有没有换向 部件，过载能力强、体积小、重量 轻等优点； 3）适宜于高速，高精度，频繁起动与停止、快速定位等场合； 4）电动机不需维护，以在恶劣环 境下可靠使用。 1）交流伺服电动机的初选择 (1) 初选交流伺服电动机 按如下步骤： ① 电动机能够提供负载所需要的转矩和转速，从安全意义上来讲，即能够提供克服峰值负载所需要的功率； ② 当电动机的工作周期可以与其发热时间常数相比较时，必须考虑电动机的热额定问题，通常用负载的均方根功率作为确定电动机发热功率的基础。 若电动机在峰值负载转矩下以峰值转速不断的驱动负载，则电动机功率为 初选电动机时，应使电机的额定功率PN≥Pm (2) 发热校核 连续工作负载不变场合的电动机，要求在整个转速范围内，负载转矩在额定转矩范围内。 长期连续的、周期性的工作在变负载条件下的电动机，根 据电动机发热条件的等效原则，计算在一个负载工作周期内， 所需电动机转矩的方均根值，即等效转矩，并使此值小于连续 额定转矩，就可确定电动机的型号和规格。 因为在一定转速下，电动机的转矩与电流成正比或接近成 正比，负载的方均根转矩是与电动机处于连续工作时的热额 定相一致的。 因此，选择电动机应满足 常用的变转矩---加减速计算模型如下 矩形波负载时加减速时的方均根转矩为 实践与理论分析表明，Je/Jm比值对伺服系统性能 有很大影响，它与交流伺服电动机种类及其应用场合 有关，可分两种情况： ① 采用惯量较小的交流伺服电动机的伺服系统，其比值通常推荐为 1＜Je／J m＜3 当Je／Jm＞3时，对电动机的灵敏度与响应时间 有很大的影响，甚至会使伺服放大器不能在正常调节 范围内工作。 2）伺服系统惯量匹配原则 小惯量交流伺服电动机的惯量低，一般为 ② 采用大惯量交流伺服电动机伺服系统，其比值通常推荐为 0.25≤J e／J m≤1 5.4 动力学方法设计计算实例 本节通过一个激光加工机应用实例重点介绍动力学方法的设计计算过程。内容如下： 5.4.1 激光加工机的设计计算 5.4.1 激光加工机的设计计算 激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射处的材料迅速熔化、气化、气蚀或达到燃点，同时借助光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现割开工件的一种切割方法。 主要设计技术参数: 1) θ轴(主轴)的周向加工速度 (100~300mm/min可调) 2) x轴（进给轴）最大速度 （6000mm/min） 3）θ 轴与x轴的加速时间（0.5s） 4） x向最大移动量（2000mm