机械必威体育网址

标题: 设计中电机选择的个人经验（四） [打印本页]

作者: 未来第一站 时间: 2016-8-27 10:34
标题: 设计中电机选择的个人经验（四）
本帖最后由未来第一站于 2016-8-27 12:58 编辑

社友中很多初学者对伺服电机及惯量匹配比较关心，今天我来给大家详细整理一下，时间仓促，必有疏漏，这已是第四篇了，长期积累所得，有心人耐下心来看吧！
数控机床中交流伺服电机的选择原则及容量计算
伺服电动机主要用于位置和速度控制系统中，其动力选择除了考虑电动机的功率与扭矩参数外，还要考虑系统的转动惯量匹配问题，一般选择伺服电动机主要从下面四个方面考虑：
1 负荷转矩；
2负载转动惯量；
3 加速/减速时间；
4 运行模式。
1，电动机的最高转速电动机选择首先依据机床等被驱动部件的快速行程速度。快速行程的电动机转速应严格控制在电动机的额定转速之内。
2，转动惯量匹配原则负载惯量对电动机的控制特性和快速移动的加/减速时间有很大的影响。负载惯量增加时，计算机发出指令到伺服电动机执行完毕之间的时间就长，即指令变化后，需要较长的时间达到新指令指定的速度。若机床沿着两个轴高速运动加工圆弧等曲线，会造成较大的加工误差。若负载惯量为电动机的3倍以上，则电动机的控制特性就会降低，若为5倍以上则电动机的可操控性大大下降；反之，负载惯量若小于或等于电动机的惯量时，则不会出现上述问题。
了保证系统的反应灵敏性和满足系统的稳定性要求，负载惯量JL应限制在2.5～5倍的电动机惯量JM之内,即：
(, 下载次数: 59)
3，空载转矩  机床等设备无负载运行时，加在电动机上的力矩应小于电动机的连续额定力矩的50%以下。否则，在切削或加/减速时电动机就可能过热。
4，负载转矩  在正常工作状态下，负载转矩Tms不超过电动机额定转矩TMS的80%～90%
下面我给大家给出了常见传动机构的转动惯量及转矩换算公式。 (, 下载次数: 54)

(, 下载次数: 49)

(, 下载次数: 58)

(, 下载次数: 58)
根据系统的减速比、电动机轴的负载转矩和转速，按一下公式初选电动机功率PZ:
(, 下载次数: 52)
式中  TL—对电动机轴换算的负载转矩，N•m；
      n—伺服电动机额定转速，r/min;
      η—传动系统的总效率。
5，核算加速减速时间对初选电动机根据机型系统的要求，加速度时间必须小于机械系统要求值。通常，负载力矩能够帮助电动机减速，因此，如果加速能在允许时间内完成，减速也可在相同的时间内完成，因此只需核算加速时间或转矩即可。加速/减速时间及转矩计算公式如下。
(, 下载次数: 59)
上图中的惯性矩指转动惯量
若TL大于初选电动机的额定转矩，但小于电动机的瞬时最大转矩（5～10倍额定转矩），也可以认为电动机初选合适。
不同工作方式时的热校核计算  当电动机工作在频繁地定位、加/减速以及负载波动工作情况时会使电动机发热，所以要计算一个工作周期的负载力矩的均方根值Trms，并使其小于电动机的额定力矩。
因为不同工况下出现的参数不同下面这个公式比较通用。
一个循环周期的负载力矩的均方根值计算公式为：
(, 下载次数: 47)
当Trms≤Te，即实际转矩小于额定转矩，则可以按指定的运行模式连续运行
最后在伺服电动机容量选择时我们尽量考虑到
1在允许范围内，将加速/减速时间加长一些；
2延长运转频率（增加循环时间长度）；
3当旋转速度有余量时，加大减速比；
4加大电动机容量；
5当升降机械停止时间长时，加机械制动；
6在高频率运行时，尽量加大减速比，减小惯性矩。

个人意见仅供参考版权必威体育网址所有    谢绝转载    机械ant    2016/8/27

作者: 大内_高手 时间: 2016-8-27 11:33
都是心得体会！
感谢楼主分享！

作者: albert.tang 时间: 2016-8-27 11:52
坚持看完了，有收获，谢谢分享。

作者: 小人Mτ 时间: 2016-8-27 11:56
感谢楼主

作者: liuyong453 时间: 2016-8-27 11:58
干货。值得拥有

作者: newmorn 时间: 2016-8-27 13:27
太赞了！自己手写公式，楼主用心良苦！

作者: 轩辕天一 时间: 2016-8-27 13:58
都看完了，期待楼主的第三部分补充完整哈，还有，若是有具体的实例就最好了，哈哈

作者: kptang 时间: 2016-8-27 15:05
必须顶。。。。

作者: cunzhang3000 时间: 2016-8-27 20:43
不错

作者: 淡然 时间: 2016-8-28 08:26
本帖最后由淡然于 2016-8-28 08:28 编辑

非常感谢楼主的续集，对伺服电机的选型很有帮助。我有一个疑问：如果我算出来的执行件的转动惯量，大于电机转动惯量的5倍，我该怎么解决这个问题？是把伺服电机选大一个型号吗？谢谢！另外，普通电机是否不需要考虑这些问题？

作者: 随风用途 时间: 2016-8-28 08:57
好东西

作者: pengzhiping 时间: 2016-8-28 12:24
比较细致！不错！

作者: 窝哥达 时间: 2016-8-28 21:56
@‘未来第一站’公式中的P应该指的是导程吧？

作者: huanghuang 时间: 2016-8-29 11:05
好，学习中

作者: universal 时间: 2016-8-29 15:13
伺服电机还是建议写传函

作者: 窝哥达 时间: 2016-8-29 20:29
多谢大神回复，如果再加点伺服电机控制方面的经验就好了，再次谢过！

作者: alex_谢 时间: 2016-8-30 07:49
绝对的干货！楼主大赞

作者: 尘世天涯 时间: 2016-8-30 15:13
楼主，有个疑问，想请教一下，如果计算出来的惯量比非常小，比如0.01，对系统有什么影响？是否是越小越好，还是小也有一个限制的？

当然上面的问题是不考虑经济性的情况下，只说技术上的影响。

多谢！

作者: 陈明520 时间: 2016-8-30 18:41
好东东

作者: 一展刀锋 时间: 2016-8-30 22:42

淡然发表于 2016-8-28 08:26
非常感谢楼主的续集，对伺服电机的选型很有帮助。我有一个疑问：如果我算出来的执行件的转动惯量，大于电机 ...

LZ最后那六点就是针对你的疑问写出来的

作者: 一展刀锋 时间: 2016-8-30 22:48
本帖最后由一展刀锋于 2016-8-30 23:24 编辑

LZ帮忙看看这个算法对不对，主要是涡轮蜗杆不确定涡轮蜗杆和伞形齿轮这类换向的是不是也跟普通传动一样叠加

小齿轮转动惯量 + (大齿轮转动惯量+蜗杆转动惯量）/i1 +
+（转盘涡轮转动惯量+载重转动惯量）/（i1*i2)
其中：i1为齿轮副的减速比、i2为涡轮蜗杆的减速比。

作者: 一展刀锋 时间: 2016-8-30 22:56

尘世天涯发表于 2016-8-30 15:13
楼主，有个疑问，想请教一下，如果计算出来的惯量比非常小，比如0.01，对系统有什么影响？是否是越小越好， ...

从“惯量匹配和最佳传动比”来说，并不是越小越好
【惯量匹配时，负载的功率变化率最大，响应最快】你可以搜搜

不过我很少考虑这个，因为那样要选更贵的电机，我一般是惯量匹配小于5就行了，实际往往是3--5之间

作者: 尘世天涯 时间: 2016-8-31 10:14

一展刀锋发表于 2016-8-30 22:56
从“惯量匹配和最佳传动比”来说，并不是越小越好
【惯量匹配时，负载的功率变化率最大，响应最快】你 ...

感谢你的回复。

你说的这个：功率变化率最大，我看到了，全文都认真看过。不过跟我目前得到的信息有些偏差

我咨询了力士乐做设计计算的人，这人在香港，负责整个亚太区的伺服电机和直线模组的选型支持，是我见过最专业的技术支持了
他的回复是：越小越好，没有下限，不过通常他个人会建议在0.5~5之间

我又咨询了力士乐伺服驱动器的技术支持，这个人更偏电，力士乐的内部培训就是他负责，也很专业
他的回复是：越小越好，没有下限

所以我才有此一问，因为，到目前，我没有在任何一本资料上看到这个“下限”是多少

作者: 一展刀锋 时间: 2016-8-31 10:50

尘世天涯发表于 2016-8-31 10:14
感谢你的回复。

你说的这个：功率变化率最大，我看到了，全文都认真看过。不过跟我目前得到的信息有些 ...

功率变化率最大这个观点，你有跟他们提过吗？
他们怎么看待的

作者: 尘世天涯 时间: 2016-8-31 13:18

一展刀锋发表于 2016-8-31 10:50
功率变化率最大这个观点，你有跟他们提过吗？
他们怎么看待的

我上面回复里的描述就是他们的观点。

作者: 1161447482 时间: 2016-8-31 13:38
学习

作者: wx_uFKt9p10 时间: 2016-9-1 17:17
前辈，请教个问题。如果运行过程中力距不是恒定的，运行中力距成正玄函数变化，那么此时钧方力距如何计算了？类似滑块曲柄，曲柄侧做动力源。

作者: 455934075@qq.co 时间: 2016-9-5 16:48
本帖最后由 455934075@qq.co 于 2016-9-5 17:05 编辑

新人入行，想问一下楼主，关于以下图片，轴的转矩和惯量怎么计算
除去轴承座，整个轴与其他零件总重量是9KG，减速箱I=10，齿轮比是1.2的增速比。（最终减速比约等于i=8.3）齿距是88mm，要求轴转速为6s/r。（设电机额定转速3000r/min）
我算出来的轴的扭矩是3.8NM（根据T=FR），然后3.8/8.3=0.458NM为最终需要的扭矩再根据P=TN/9550=0.458*3000/9550=0.148KW。计算出电机功率是150W，我选了400W的电机。不知道这样对不对

作者: 455934075@qq.co 时间: 2016-9-5 16:50

455934075@qq.co 发表于 2016-9-5 16:48
新人入行，想问一下楼主，关于以下图片，轴的转矩和惯量怎么计算
除去轴承座，整个轴与其他零件总重量是9K ...

@未来第一站

作者: fire2009 时间: 2016-9-6 10:27
贴的图片是哪本书上的，我找来也看看。

作者: 菜鸟科学 时间: 2016-9-10 11:16
在百度文库中搜“伺服电机选型必备-惯量匹配和最佳传动比”，这篇有关于最大功率变化率的推导

作者: famca 时间: 2016-10-13 10:17
楼主威武加个实例更贴切

作者: 机械之达人2015 时间: 2016-10-16 22:05
向这种伺服电机转矩的选型，一般品牌厂家都会提供计算范例的。大家设计时多留个心即可！

作者: 四年一梦 时间: 2016-10-17 09:46
不错的资料！
感谢楼主分享！

作者: ywf930105 时间: 2019-1-4 09:51
厉害

作者: 泉城风雨 时间: 2019-1-4 10:00
赞厉害

作者: 碳酸钠是盐 时间: 2019-1-4 10:17
感谢分享

作者: 快乐-哈哈哈 时间: 2019-8-13 11:53
好东西

作者: yangsg2008 时间: 2019-8-13 22:23
好资料先收了，谢谢

欢迎光临机械必威体育网址 (//www.szfco.com/)