伺服电机的选型计算与应用案例介绍

1、伺服电机的选型计算与应用案例介绍第一页，共30页。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第二页，共30页。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。第三页，共30页。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

2、T表示。单位N mT=rFsin =有效作用力x力臂 第四页，共30页。4.电机转速和扭矩（转矩）公式扭矩公式：T=9550P/nT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/nT是扭矩，单位kgm；P是输出功率，单位KW；n是电机转速，单位r/min第五页，共30页。5.扭矩计算TFr电机转矩T （N.m）滑轮半径r （m）提升力F （N）F= Tr经过减速机提升后的提升力为：F=1/RTFrTrR第六页，共30页。F1/RPBTFPBT6.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 P2经过减速机提升

3、后的提升力为：F=T2PR第七页，共30页。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kgm2.与转动惯量有关的因素：1.刚体的总质量 2.质量分布3.转轴的位置第八页，共30页。转轴3.转动惯量的计算：（1）单个质点的转动惯量: J=mr2（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:质量元第九页，共30页。常见刚体的转动惯量第十页，共30页。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 电机额定转速第十一页，共30页。第十二页，共30页。

4、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第十三页，共30页。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。第十四页，共30页。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。第十五页，共30页。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

5、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。第十六页，共30页。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。第十七页，共30页。各机构移动转矩的计算公式：第十八页，共30页。 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。第十九页，共30页。3.惯量比惯量比是用电机的转动惯量去除负载惯量

6、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。第二十页，共30页。第二十一页，共30页。第二十二页，共30页。六.实例应用讲解案例1已知：负载重量WA=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.m2 .请选择满足负载需求的最小功率伺服电机。第二十三页，共

7、30页。1.滚珠丝杆的质量：Bw=xV=7.9*103*(0.02/2)2*0.5 =1.24kg 2.负载部分的惯量：JL=JC+JB=JC+BW*BD2/8+WA*BP2/42 =0.00001+(1.24*0.022)/8+10*0.022/42 =1.73*10-4kg.m2 第二十四页，共30页。3.预选电机若选200W,则JM= 0.14*10-4kg.m2 4.惯量比JL /JM =1.73/0.14 =12.330 第二十五页，共30页。5.最高速度 Vmax S=1/2*ta*Vmax+tb*Vmax+1/2*td*Vmax0.3=1/2*0.1*Vmax+0.8*Vmax+1/2*0.1*VmaxVmax=0.334m/s所以 N=0.334/0.02=16.7r/s =16.7*60=1002r/min3000r/min第二十六页，共30页。6.计算转矩Tf=Bp/2*(gWA+F) =0.02/2移动转矩加速时转矩Ta=(JL+JM)*2N/加速时间+移动转矩第二十七页，共30页。减速时转矩Td=(JL+JM)*2N/加速时间-移动转矩7.确认最大转矩加速时转矩=Ta=0.231N.M1.91N.M(电