【机械设计】伺服电机选型计算应该怎么做？三个实际案例让你不再困惑。_电子_电机

【机械设计】伺服电机选型计算应该怎么做？三个实际案例让你不再困惑。

案例一

已知：

圆盘质量 M=50 kg，

圆盘直径 D=500 mm，

圆盘最高转速 60 rpm，

请选择伺服电机及减速机，构件示意图如下：

计算圆盘转动惯量

J_L= MD²/ 8 = 50 * 50² / 8 = 15625 [ kg·cm²]

假设减速机减速比 1: R，

则折算到伺服电机轴上负载惯量为 15625/ R²。

按照负载惯量<3 倍电机转子惯量 J_M的原则，

如果选择 400W 电机，J_M= 0.277 [ kg·cm²]，

则：15625 / R²< 3*0.277，R²>18803，R>137，

输出转速 =3000/137 = 22 [ rpm ]，

不能满足要求。

如果选择500W电机，J_M= 8.17 [ kg·cm²]，

则：15625 / R²< 3*8.17，R²>637，R >25，

输出转速 =2000/25=80 [ rpm ]，

满足要求。

这种传动方式阻力很小，忽略扭矩计算。

案例二

已知：

负载重量 M=50 kg，

同步带轮直径 D=120 mm，

减速比R₁=10，R₂=2，

负载与机台摩擦系数 µ=0.6，

负载最高运动速度 30 m/min，

负载从静止加速到最高速度时间200ms，

忽略各传送带轮重量，

驱动这样的负载最少需要多大功率电机？

构件示意图如下：

1. 计算折算到电机轴上的负载惯量

J_L=M * D²/ 4 / R₁²

=50 * 144 / 4 / 100

=18 [kg·cm²]

按照负载惯量<3倍电机转子惯量JM 的原则

J_M>6 [ kg·cm²]

2. 计算电机驱动负载所需要的扭矩

克服摩擦力所需转矩

T_f=M*g*µ*(D/2)/ R₂/R₁

= 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10

= 0.882 [N·m]

加速时所需转矩

T_a=M*a*(D/2)/ R₂/R₁

= 50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10

= 0.375 [N·m]

伺服电机额定转矩 >T_f ，最大扭矩>T_f +T_a

3. 计算电机所需要转速

N= v/(πD)*R₁

= 30 / (3.14 * 0.12) * 10

= 796 [rpm]

案例三

已知：

负载重量 M=200 kg，

螺杆螺距 PB=20 mm，

螺杆直径 DB=50 mm，

螺杆重量 MB=40 kg，

摩擦系数 µ=0.2，

机械效率 η=0.9，

负载移动速度 V=30 m/min，

全程移动时间 t=1.4 s，

加减速时间 t₁=t₃=0.2 s，

静止时间 t₄= 0.3 s。

请选择满足负载需求的最小功率伺服电机，

构件图如下：

1.计算折算到电机轴上的负载惯量

重物折算到电机轴上的转动惯量

J_W=M*(PB/2π)²

= 200*(2/6.28)²

= 20.29 [ kg·cm²]

螺杆转动惯量

J_B=M_B*D_B²/8

= 40*25/8

=125 [ kg·cm²]

总负载惯量

J_L=J_W+J_B= 145.29 [ kg·cm²]

2. 计算电机转速

电机所需转速

N=V/PB

=30/0.02

=1500 [ rpm ]

4. 计算电机驱动负载所需要的扭矩

克服摩擦力所需转矩

T_f=M*g*µ*PB/2π/η

=200*9.8*0.2*0.02/2π/0.9

=1.387 [N·m]

重物加速时所需转矩

T_A1=M*a*PB/2π/η

=200*(30/60/0.2)*0.02/2π/0.9

=1.769 [N·m]

螺杆加速时所需要转矩

T_A2=J_B*α/η

=J_B*(N*2π/60/t₁)/η

=0.0125*(1500*6.28/60/0.2)/0.9

=10.903 [N·m]

加速所需总转矩

T_A=T_A1+T_A2= 12.672 [N·m]

4. 选择伺服电机

伺服电机额定扭矩

T>T_f且T >T_rms

伺服电机最大扭矩

T_max>T_f+T_A

最后选定ECMA-E31820ES电机。

机械设计的内容讲解到此结束，留言功能已开通，欢迎各位进行补充。

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来源：非标机械专栏

【机械设计】都说现在的机械技工工资那么高，为何还是没人愿意干？原因很操蛋！

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