步進電機扭矩計算

1、步進電機的選用計算方法2009-02-16 16:11步進電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執(zhí)行元 件。每輸入一個脈沖電機轉軸步進一個步距角增量。電機總的回轉角與輸入脈 沖數(shù)成正比例，相應的轉速取決于輸入脈沖頻率。步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電 一體化產品中，女口：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。關鍵詞：步進電機，選擇，工作原理,控制電路選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選 用功率步進電機時，首先要計算機械系

2、統(tǒng)的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機 械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載 力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。選擇步進電機時，應使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當 量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程， 二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。 但細分只能改變其分辨率，不改變其 精度。精度是由電機的固有特性所決定。選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率 能滿足機床快

3、速移動的需要。選擇步進電機需要進行以下計算：(1)計算齒輪的減速比 根據所要求脈沖當量，齒輪減速比 i 計算如下 :i=( .S)/(360. -1)式中-步進電機的步距角(0/脈沖)S -絲桿螺距( mm)-(mm/ 脈沖)(2)計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量 JtJt=J1+( 1/i2)(J2+JS +W/g (S/2 n )2 (1-2)式中 Jt -折算至電機軸上的慣量J1、J2 -齒輪慣量Js 絲桿慣量 W-工作臺重量( N)S -絲桿螺距( cm)( 3)計算電機輸出的總力矩 MM=Ma+Mf+Mt (1-3)Ma= (Jm+Jt). n/T xx 1(1-4 )式

4、中 Ma -電機啟動加速力矩(Jm、Jt-電機自身慣量與負載慣量n-電機所需達到的轉速（ r/min ）T-電機升速時間（ s）Mf= （1-5）Mf-導軌摩擦折算至電機的轉矩（u-摩擦系數(shù)n-傳遞效率Mt=/（2 nn i） X 10 T-6）Mt-切削力折算至電機力矩（Pt-最大切削力（ N）（ 4）負載起動頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很 大關系，其估算公式為fq=fqO（1-（Mf+Mt）/MI ） - （1+Jt/Jm） 1/2 （1-7）式中 fq-帶載起動頻率（ Hz）fq0-空載起動頻率MI-起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（若負載參數(shù)無法精確確定

5、 ,則可按 fq=1/2fq0 進行估算 .（ 5）運行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高 而下降，因此在最高頻率 時，由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載，并留有足夠的余量(6)負載力矩和最大靜力矩 Mmax。負載力矩可按式(1-5)和式(1-6)計算， 電機在最大進給速度時，由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大于 Mf與Mt之和, 并留有余量。一般來說，Mf與Mt之和應小于(Mmax.步進電機和交流伺服電機是運動控制系統(tǒng)中最常用的兩種執(zhí)行電動機。在電機選型過程中，必須首先計算出負載通過機械傳動系統(tǒng)對電機軸的折算扭矩 (T折)， 下面就幾中常見的機械傳動方式介紹折算扭矩(T

6、折)的計算過程。1、重物提升T折=(m x gx D)/(2 x i)2、絲杠螺母傳動T折=1/I(F x t)/(2 Xn Xn )+Tb) F=FO+ 卩 mg N3、同步帶或齒輪齒條傳動T 折=(F X D)/( 2 X i Xn ) F=F0+ 卩 mg N同應用情況，步進電機要拉動橫梁沿垂直導軌上下運動，運動速度為100mm/s，需要計算步進電機的扭矩。牽引力計算：假設橫粱重100kg，負載重100kg，電機及其他重50kg則提升這些重物需要的牽引力為：250kg*10=2500N由于橫梁及負載重力產生的橫向力矩擠壓立柱，從而產生的摩擦力。設擠壓力為P,則有力矩平衡100*10*2+

7、100*10*1-50*10*=P*為橫粱上下寬度）， 得出 P=5500N假如摩擦系數(shù)為，則摩擦力f = 5500*=110N則為了拉動橫梁上下運動，需要的牽引力FF=2500+110=2610N根據公式 P=F*V= 2610*=261W，即電機至少需要 261w=扭矩計算：提升速度為100mm/s，即電機齒輪線速度為 0.1m/s，電機齒輪直徑30mm，則電機轉速約：s，約 65r/min若電機軸直接帶齒輪，貝U T=9950*P/n=9950*6540N*m請問這樣的計算方法對嗎對于普通電機如果對的話，對于步進電機還對嗎50 kg100kg100kg2000mm扭矩的計算，其實就是說你的電機所帶的齒輪產生的扭矩，能夠克服重力加上摩擦力產生的力矩。所以， 根據你上面的計算，電機的扭矩應為：重力(250KgX10冷 110) X( 30/2)=約為 40N