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絲桿功率及扭矩計算方法

發(fā)布時間:2023-11-16 閱讀:17117

 

1)、例如:滾珠絲桿導(dǎo)程為10mm,外徑為32mm,通過螺母轉(zhuǎn)動提升重物300kg,每秒提升70mm。

 m*g*v=n*w   由于實際操作過程中不要求計算,所以可依功率恒定來算 

題中已知信息可得:每秒提升70mm意味著,每秒絲桿轉(zhuǎn)7*2π弧度即W=14π rad/s  (導(dǎo)程即為螺母轉(zhuǎn)一圈所走過的螺紋距離。So,導(dǎo)程10mm,提升70mm即螺紋走過了70mm,70/10=7圈,每圈是2π弧度。So,每秒絲桿轉(zhuǎn)7*2π弧度)

結(jié)果:n=mgv/w=300*10*70*0.001/14π=4.8nm 

則電機需要選擇9.6NM以上的(功率=轉(zhuǎn)矩*角速度) 

2)、 怎樣計算滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機功率 

(1)  等速運行,非計算可以套用以下公式:Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1)  式中  

Ta:驅(qū)動扭矩kgf.mm;  

Fa:軸向負載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:移動物體重量(工作臺+工件)kg,g:9.8 );  I:絲杠導(dǎo)程mm;  n1:進給絲杠的正效率。 

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

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)這個得數(shù),可以選擇電機功率。

以臺灣產(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)壓以及潤滑不良會對系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)扭矩,也稱初始扭矩,實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)動這個靜止的負載,如果是機床工作臺等設(shè)備,還要考慮各向切削力的影響。 

若考慮加速情況,較為詳細的計算可以參考以下公式: 

水平使用滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機功率計算: 實際驅(qū)動扭矩:T=(T1+T2)*e T:實際驅(qū)動扭矩; T1:等速時的扭矩; T2:加速時的扭矩; e:裕量系數(shù)。 

等速時的驅(qū)動扭矩:T1=(Fa*I)/(2*3.14*n1) T1:等速驅(qū)動扭矩kgf.mm;  

Fa:軸向負載N【Fa=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:移動物體重量(工作臺+工件)kg,g:9.8 】;  I:絲杠導(dǎo)程mm;  n1:進給絲杠的正效率。 加速時的驅(qū)動扭矩:T2=T1+J*W   T2:加速時的驅(qū)動扭矩kgf.m;  T1:等速時的驅(qū)動扭矩kgf.m;

J:對電機施加的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m2【J=Jm+Jg1+(N1/N2)2*〔Jg2+Js+m(1/2*3.14)2〕】 W:電機的角加速度rad/s2;Jm:電機的慣性轉(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 

(電機直接驅(qū)動可忽略Jg1 、Jg2) 

若采用普通感應(yīng)電機,功率根據(jù)以下公式計算: P=TN/9549 

P:功率;T:扭矩;N:轉(zhuǎn)速 

(3) 注意事項

伺服電機與步進電機有很大差別,步進電機啟動力矩要求的比較大,否則會出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象 

3)、怎樣將作用在絲桿上的扭矩換算成推拉力 

F=2*π*M/L【沒考慮摩擦】 F:推力 M:扭矩 L:絲桿導(dǎo)程 

計算時注意轉(zhuǎn)化成標(biāo)準單位即可

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