伺服型算方法資料

1、伺服選型計算方法（1）機械系統(tǒng)的種類用可變速電機驅(qū)動的機械系統(tǒng)，一般有以下幾類。滾珠絲杠（直接連接）用于距離較短的高精度定位。電機和滾珠絲杠只用聯(lián)軸節(jié)連接，沒有間隙。滾珠絲杠（減速）選擇減速比，可加大向機械系統(tǒng)傳遞的轉(zhuǎn)矩。 由于產(chǎn)生齒輪側(cè)隙，需要采取補償措施。齒條和小齒輪用于距離較長的（臺車驅(qū)動等）定位。 小齒輪轉(zhuǎn)動一圈包含了n值，因此需要修正。同步皮帶（傳送帶）與鏈條比較，形態(tài)上的自由度變大。 主要用于輕載。皮帶輪轉(zhuǎn)動一圈的移動量中包含n值，因此需要修正。將伺服系統(tǒng)用于機械系統(tǒng)中時，請注意以下各點。 減速比為了有效利用伺服電機的功率，應在接近電機的額定速度（最高旋轉(zhuǎn)速度）數(shù)值的范圍使用。在最

2、高旋轉(zhuǎn) 速度下連續(xù)輸岀轉(zhuǎn)矩，還是比額定轉(zhuǎn)矩小。 預壓轉(zhuǎn)矩對絲杠加預壓力，剛性增強，負載轉(zhuǎn)矩值增大。由預壓產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩，請參照滾珠絲杠規(guī)格書。 保持轉(zhuǎn)矩升降機械在停止時，伺服電機繼續(xù)輸岀保持力。在時間充裕的場合，建議使用保持制動。附-15進料輥鏈條驅(qū)動多用于輸送線上。必須考慮鏈條本身的伸長并采取相應的措施。在減 速比比較大的狀態(tài)下使用，機械系統(tǒng)的移動速度小。將板帶上的材料夾入輥間送出。由于未嚴密確定輥子直徑，在尺寸長的物件上將產(chǎn)生誤差，需進行n 補償。如果急劇加速，將產(chǎn)生打滑，送出量不足。轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)盤的慣性矩大，需要設定足夠的減速比。 轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速低，多使用蝸輪蝸桿。主軸驅(qū)動在卷繞線材時，由于慣

3、性矩大，需要設定夠的減速比。 在等圓周速度控制中，必須把周邊機械考慮進來研究。V參考摩擦系數(shù)卩的目標值材質(zhì)密度機構(gòu)摩擦系數(shù)軌道和鐵車輪 （臺車，吊車）0.05直線導軌0.050.2滾珠花鍵軸滾柱工作臺滾柱系統(tǒng)材質(zhì)密度：kg/m 38.96 X103黃銅8.54 X103不銹鋼7.91 X1037.85 X103鋁2.7 X103聚縮醛1.43 X103機械效率n的目標值aw機械效率臺式絲杠0.50.8滾珠絲杠0.9齒條和小齒輪0.8齒輪減速器0.80.95蝸輪減速器（起動）0.50.7蝸輪減速器（運行中）0.60.8皮帶傳動0.95鏈條傳動0.9模數(shù)（模數(shù)）=齒圓（齒數(shù)）公制齒輪模數(shù)0.50.

4、750.811.522.5345 67鏈條尺寸編號刻度編號刻度154.7628025.4256.3510031.75359.52512038.14012.714044.455015.87516050.86019.0518057.15（2）容量選擇計算容量選擇計算，是由機械規(guī)格（構(gòu)成）計算岀必要的伺服電機容量的計算。容量選擇計算所需要的項目如下。?負載慣性矩（機械系統(tǒng)的慣性矩）?負載轉(zhuǎn)矩（驅(qū)動機械所需的轉(zhuǎn)矩） ?加速/減速時間?運行模式一般地說，由于不能測定系統(tǒng)慣性矩和負載轉(zhuǎn)矩。因此，由機械的構(gòu)成計算岀近似值。 容量選擇計算的次序如下。容量選擇流程圖開始結(jié)束 由機械構(gòu)成計算負載慣性矩。 由機械構(gòu)

5、成計算負載轉(zhuǎn)矩。 臨時選定電機容量。 確認最短加速/減速時間。指定時間時， 計算必要的加速/減速轉(zhuǎn)矩。 由運行模式繪制轉(zhuǎn)矩特性曲線。 由轉(zhuǎn)矩特性曲線計算岀實際轉(zhuǎn)矩。 如果實際轉(zhuǎn)矩 仃rms）比額定轉(zhuǎn)矩 仃R）小，則 可按指定的運行模式運轉(zhuǎn)。 計算再生電力，必要時選擇再生電阻器。 在可能范圍內(nèi)，重新審定機械規(guī)格。V慣性矩計算?形狀WJ z2WJ y =4n pDi0 3w=410L10w1 6 fi = = = = X z J J J EF4N0 3 3 . ./3 B o/ L 07 A o-JJw2L+ 10L0Bi0 323232“右“10 3卜 22+1B023A23 B23 -1 0

6、3 1 0 3 * （3（越L煮閔（-匕宀110 3 10 3W S= pWpW= pI 3 +L10 3L10 3?換算1 ,1BP 1W ,X32 n103J 1 =2X GL2W :可動部分總重量kgBP:絲杠螺矩mmGL:減速比（無單位）齒條和小齒輪傳送帶鏈條傳動J1 = WBP1032X GL2W :可動部分總重量kgD :小齒輪直徑mm鏈輪直徑mmGL:減速比（無単位）進料輥J3D 2103X GL2W :可動部分總重量kgD :輥子直徑mmGL:減速比（無單位）旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)盤驅(qū)動求岀慣性矩作為各自形狀之和。處在離開旋轉(zhuǎn)軸位置的某一物體的慣 性矩（J 4）丫 丄22J4 = J J+W

7、、103 J X GL2J :通過物體重心的慣 性矩W : 物體的重量kgL :物體與旋轉(zhuǎn)軸的距離mmGL :減速比（無單位）V負載轉(zhuǎn)矩（Tl）計算VWN絲杠螺矩電機軸旋轉(zhuǎn)速度減速比?上升時（垂直）?下降時（垂直）?停止時（垂直）(+ 1 ) W.-Wp x 9. B 1 B P(* 勺丄B ft2X nVo1滾珠絲杠3W+G 20 1 呂p x QL-1 O1口 ：摩擦系數(shù)BP:絲杠螺矩mmW, Wi：可動部分重量kgW2：配重重量kgGL:減速比（無單位） F:推力kg可動部分重量傳送帶齒條和小齒輪. （w W+F） 9 B 1 / D1uJJ21 O,丿口 :摩擦系數(shù)D:直徑mmW, W

8、i:可動部分重量kgW2 :配重重量kgGL:減速比（無單位）?上升時（垂直）?下降時（垂直）?停止時（垂直）(+ 1 w廠哪 jc a8 1 D.X1V 21 o;(- 11 WWj) X 9*1DJ7V 2Wj-W X S8 11 f D1 J21 ox 計算負載慣性矩（Jl）計算對于電機軸換算的機械系統(tǒng)負載慣性矩（GD 2）。計算電機旋轉(zhuǎn)時隨轉(zhuǎn)動（移動）部分的慣性矩，并求岀總和。 計算負載轉(zhuǎn)矩仃L）計算對于電機軸換算的負載轉(zhuǎn)矩。 臨時選定電機容量選定滿足以下兩個條件的電機容量。允許用負載慣性矩Jl三Jm X100（30） 在速度控制中緩慢移動時Jl三Jm ）30（10） 在位置控制中定位

9、時JL三JM為0（-）進行高頻度定位時（參考值：在0.5秒內(nèi)，運轉(zhuǎn)/停止一次以上） 探（）內(nèi)的數(shù)值、是使用 GYG電機時的值。負載轉(zhuǎn)矩Tl三TR ）.9 0.9是安全系數(shù)（例子） 計算最短的加速/減速時間（計算加速/減速轉(zhuǎn)矩）確認考慮負載條件的最短加速/減速時間。指定加速/減速時間時，計算加速/減速轉(zhuǎn)矩?最短加速/減速時間tAC =(Jm+ Jl) 2 n X(N 1 No)60(T ac Tl)?加速/減速轉(zhuǎn)矩T AC =(Jm+ Jl) X n N1 No)60(tAc)+TltAc:加速/減速時間SJm：伺服電機慣性矩kg m2Jl:對電機軸換算的負載慣性矩kg m2Tl :對電機軸換算

10、的負載轉(zhuǎn)矩NmTac:加速/減速轉(zhuǎn)矩Nm 繪制轉(zhuǎn)矩特性曲線由運行模式，繪制輸岀轉(zhuǎn)矩特性曲線。時間時間 計算實際轉(zhuǎn)矩（Trms）計算運行模式1個循環(huán)的實際轉(zhuǎn)矩。/仃AC2XtAC)+ (TL2 XtL) + 仃 DC2XtDC)T rms =A/tCYC將各輸岀轉(zhuǎn)矩的平方與輸岀時間之積相加，再將所得之和除以1個循環(huán)的時間，然后開平方，所得平方根值為實際轉(zhuǎn)矩值。Trms三TR如果實際轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩，則可以按指定的運行模式連續(xù)運行。 計算再生電力一般在下述狀態(tài)下進行再生運行。水平方向進給：減速時垂直方向進給：下降時以一定速度進給以及在減速時減速時的再生電力(Pl)Pi W=(2n /60) :TD

11、cNmXNi r/min (M2)下降時以一定速度進給(P2)P2 W=(2 n /60) MDcNmXNi r/min計算運行模式1時，循環(huán)時的平均再生電力(P)，確認再生電阻容量下降。如果升高，則應適當選用外部再生電阻P W=(Pi w tXs + P2 w tXs)tCYCs 運行模式/機械構(gòu)成的重新審查當Trms大于Tr時，重新審查以下項目。?在允許范圍內(nèi)，將加速/減速時間加長一些。?延長運轉(zhuǎn)頻率(1循環(huán)時間)。?當旋轉(zhuǎn)速度有余量時，加大減速比。?加大電機容量。?當升降機械停止時間長時，加機械制動。?在高頻率運行時，盡量加大減速比，減小慣性矩。附錄付附-23（3）容量選擇計算實例機械構(gòu)

12、成減速比1/1 （直接連接）伺服電機絲杠螺距10mm、輸送重量20kg、推力0kg（無） 最大移動速度（v）減速比1/1、電機軸旋轉(zhuǎn)速度 3000r/min時:V = (3000/60) 10x(1/1) =500 mm/s 對電機軸換算的負載慣性矩 J L）?假定絲杠（J1） 20、長度為500mmJ1 =4廠Ln pLD1、zCl2X GL32J100010004n X7.85 X03500201/1) 232L 1000 JI 1000 丄=2BPGL)21000 一=210X1/1)21000 0.6 X10-4 kg m2?假定可動部分（J2）輸送重量20kg。1J2 =Wj2n1=

13、 202 n=0.5X10-4 kg m2Jl =1.1 X10-4kg m2 對電機換算的負載轉(zhuǎn)矩 仃L）假定輸送重量20kg、摩擦系數(shù)（卩）0.1、機械效率（n ）0.9Tl =(卩 W+F)X 9.812 n n(0.1 左0 +0) X.812 n 0.9BP1000101000X1/1)=0.03 Nm 容量選擇條件Tl 三 Tr X0.9Jl三Jm X5 （高頻率進給）Tl = 0.03 NmJl = 1.1 X0-4 kg m2 臨時選擇從容量選擇條件，得到GYS201DC2-T2A(0.2kW)。(Jm = 0.135 x1Q-4kg m2, TR = 0.637Nm , TA

14、C = 1.91Nm)(Jm+ Jl) X2 n XNtAC = 最短加速/減速時間（tAC）60(T ac-Tl)(0.135 X0-4+1.1 X0-4) X n X300060(1.91-0.03)=0.021 s加速/減速時間為0.05秒時的加速/減速轉(zhuǎn)矩：Tac=(Jm+ J l) X2 n XN60(tAc)+ Tl(0.135 X0 +1.1 X10 ) 2 n X3000 +0.0360X0.05=0.78 Nm時間時間這是容量選擇上的模式。假設1個運行周期為0.5秒實效轉(zhuǎn)矩仃rms)為輸岀轉(zhuǎn)矩的時間平均值TAC2 Xta+TL2 L+ TDC2 XdtcYC(0.782.05

15、) X+(0.03 2.05) X0.5=0.25 Nm由于GYS201DC2-T2A 型號的額定轉(zhuǎn)矩在 0.637Nm以下，可以用指定的運行模式連續(xù)運行選擇結(jié)果伺服電機：GYS201DC2-T2A(0.2kW) 再生電力在減速時，再生電力返回P1W=(2n /60) X Nm Nr/min (1/2)=(2 n /60) X.78 3000X(1/2)123 W1循環(huán)運行時的平均再生電力、P =（123 0.05）/0.5=12.3 WRYC201D3型伺服放大器，沒有安裝再生電阻器?？紤]是否需要再生電阻器。步驟1）求減速時機械系統(tǒng)保持的能量（Eg）。Eg = (Jm+Jl)? (2 n N

16、/60)2、22 n 3000602=1(0.135 X0-4 +1.1 X10-4) X2=6.1J步驟2)根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩，計算消耗的能量(El)。El = (2 n /60) XLXNXtDc X(1/2)=(2 n /60) X0.03 X3000X0.05 1/2)=0.24J步驟3）計算由伺服電機繞組線所消耗的能量（Em）。Em= 3X（R XI2） XtDC=3XRX(Tdc/ Tr XIr)2) XtDC=3X2.3 (0.78/0.637X5)2) 0.05=1.2J探GYS201DC2-T2A 型號的相電阻 2.3 Q相電阻值 3000r/min 系列系列容量kW額定電流A相電

17、阻Q慣性矩（JL）-42X10 kg?m 電容容量gFGYS0.050.854.70.01926600.10.857.80.03716600.21.52.30.1356600.42.71.10.2466600.754.80.40.853990 2000r/min 系列系列容量kW額定電流A相電阻Q慣性矩（JL）-42X10 kg?m 電容 容量g FGYG0.53.50.77.969900.755.20.411.5599016.40.315.149901.5100.222.3318802.012.30.1529.511880 1500r/min 系列系列容量kW 1額定電流A相電阻Q慣性矩（JL）-42X10 kg?m 電容容量gFGYG0