一、三相异步电机输出扭矩与电机转速、功率的关系。 1、公式:T=9550P/n此公式为工程上常用的:扭矩;功率;转速三者关系的计算公式。 式中:T--扭矩;9550--常数(不必追究其来源);P--电机的功率(KW);n--输出的转速(转/分) 注1:需要注意的是:若通过减速机计算扭矩时,要考虑齿轮传动效率损失的因素。 注2:电流I启=(4~7)I额,扭矩T启=(2~3) T额 例子:带动100kg的物体,R=50mm,减速比为:1:50,求伺服电机的扭矩?答案:100x9.8(重力加速度)x0.05x0.02=1.98N.M 二、电机选型需要计算工作扭矩、启动扭矩、负载转动惯量,其中工作扭矩和启动扭矩最为重要。 1工作扭矩Tb计算:首先核算负载重量W,对于一般线形导轨摩擦系数μ=0.01,计算得到工作力Fb。 水平行走:Fb=μW 垂直升降:Fb=W 1.1齿轮齿条机构一般齿轮齿条机构整体构造为电机+减速机+齿轮齿条,电机工作扭矩Tb的计算公式为: 其中D为齿轮直径。 1.2丝杠螺母机构一般丝杠螺母机构整体构造为电机+丝杠螺母,电机工作扭矩Tb的计算公式为: 其中BP为丝杠导程;η为丝杠机械效率(一般取0.9~0.95,参考下式计算)。 其中α为丝杠导程角;μ’为丝杠摩擦系数(一般取0.003~0.01,参考下式计算)。 其中β丝杠摩擦角(一般取0.17°~0.57°)。 2启动扭矩T计算:启动扭矩T为惯性扭矩Ta和工作扭矩Tb之和。其中工作扭矩Tb通过上一部分求得,惯性扭矩Ta由惯性力Fa大小决定: 其中a为启动加速度(一般取0.1g~g,依设备要求而定,参考下式计算)。 其中v为负载工作速度;t为启动加速时间。 Ta计算方法与Tb计算方法相同。 3 负载转动惯量J计算:系统转动惯量J总等于电机转动惯量JM、齿轮转动惯量JG、丝杠转动惯量JS和负载转动惯量J之和。其中电机转动惯量JM、齿轮转动惯量JG和丝杠转动惯量JS数值较小,可根据具体情况忽略不计,如需计算请参考HIWIN丝杠选型样本。下面详述负载转动惯量J的计算过程。
将负载重量换算到电机输出轴上转动惯量,常见传动机构与公式如下:
J:电机输出轴转动惯量(kg·m2) W:可动部分总重量(kg) BP:丝杠螺距(mm) GL:减速比(≥1,无单位) J:电机输出轴转动惯量(kg·m2) W:可动部分总重量(kg) D:小齿轮直径(mm) 链轮直径(mm) GL:减速比(≥1,无单位) J:电机输出轴转动惯量(kg·m2) J1:转盘的转动惯量(kg·m2) W:转盘上物体的重量(kg) L:物体与旋转轴的距离(mm) GL:减速比(≥1,无单位) 4 电机选型总结电机选型中需引入安全系数,一般应用场合选取安全系数S=2。则电机额定扭矩应≥S·Tb;电机最大扭矩应≥S·T。同时满足负载惯量与电机惯量之间的比值≤推荐值。
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