步進電機選型計算

1、原文地址：步進電機選型的計算方法 作者：三拓電氣隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，步進及伺服技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用程度也 在不斷提升，步進電機和伺服電機越來越多的被用來替代傳統(tǒng)的控制方式。而 對于步進及伺服電機的選型卻有很多人不太了解，本文現(xiàn)針對步進電機在實際 應(yīng)用中的選型做一些介紹。步進電機選型表中有部分參數(shù)需要計算來得到，但 是實際計算中許多情況我們都無法得到確切的機械參數(shù)，因此，這里只給出比 較簡單的計算方法。驅(qū)動模式的選擇驅(qū)動模式是指如何將傳送裝置的運動轉(zhuǎn)換為步進電機的旋轉(zhuǎn)。下圖所示的驅(qū)動模式包括了電機的加/減速時間，驅(qū)動和定位時間，電機的 選型基于模式圖。 j j*/AkhA-QR加速時1

2、可''9VA甲 那11運行卉式必要脈沖數(shù)的計算“需要的脈沖數(shù)”是指傳動裝置將物體從起始位置傳送到目標位置所需要 提供給步進電機的脈沖數(shù)?！靶枰拿}沖數(shù)”按下面公式計算：工件移動的距離（L）360°需要的脈沖數(shù)=X 電機旋轉(zhuǎn)一周移動的距離步矩角相應(yīng)脈沖頻率的計算相應(yīng)脈沖頻率是指在設(shè)定的定位時間中電機旋轉(zhuǎn)過一定角度所需要的脈沖 數(shù)量。相應(yīng)脈沖頻率可以根據(jù)需要的脈沖數(shù)、定位時間和加 /減速時間計算得出。(1)自啟動運行方式自啟動運行方式是指在驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)和停止時不經(jīng)過加速、減速階段，而直接以相應(yīng)脈沖頻率啟動和停止的運行方式。自啟動運行方式通常在轉(zhuǎn)速較低的時候使用 (一般不高

3、于3-4轉(zhuǎn)/s)。同時，因為在啟動/停止時存在一個突然的速度變化，所以這種方式需要較大的加/減速力矩。自啟動運行方式的相應(yīng)脈沖頻率計算方法如下：需要的脈沖數(shù)相應(yīng)脈沖頻率 =定位時間(s)動1沖Mg ”1_言啟動肯式(2)加/減速運行方式加/減速運行方式是指電機首先以一個較低的速度啟動，經(jīng)過一個加速過程后達到正常的脈沖頻率，運行一段時間之后再經(jīng)過一個減速過程后電機停止的 運行方式。其定位時間包括加速時間、減速時間和相應(yīng)脈沖頻率運行的時間。加/減速時間需要根據(jù)傳送距離、 速度和定位時間來計算。在加/減速運行方 式中，因為速度變化較小，所以需要的力矩要比自啟動方式下的力矩小。力卩 /減 速運行方式下

4、的相應(yīng)脈沖頻率計算方法如下：必要脈沖數(shù)啟動脈沖數(shù)Hz X加/減速時間（s）相應(yīng)脈沖頻率 =定位時間（s）加/減 速時間（S）電機力矩的簡單計算示例必要的電機力矩=（負載力矩+加 /減速力矩）X安全系數(shù)負載力矩的計算（TL）負載力矩是指傳送裝置上與負載接觸部分所受到的摩擦力矩。步進電機驅(qū)動過程中始終需要此力矩。負載力矩根據(jù)傳動裝置和物體的重量的不同而不同。 許多情況下我們無法得到精確的系統(tǒng)參數(shù)，所以下面只給出了簡單的計算方法。負載力矩可以根據(jù)下面的圖表和公式來計算(1)滾軸絲桿驅(qū)動F=Fa4 nicos a）【閔探負載力矩的計算公式:P （jFopE -2 Ji1kgf * cmi探負載力矩的估

5、算公式:m * PBj_TL = 11 - X kgf cm <（/< 平方向）2 n qiin PB丄TL = X X 2 kuf * cm（屯 fl 方向）2 n qi(2)傳送帶/齒條齒輪傳動探負載力矩的計算公式:TLji DXR1F FA m(sin h 一 Icos uFD kaf * cm2 Hi )Kg探負載力矩的估算公式:TLF FA mJi DX=B1(sin u | i cos aFD kaf * cm2 Hi )M(3)皮帶輪傳動U FAinn DTL=探負載力矩的估算公式：DTLP X mg X（4）實測方法：我們也可以通過這種方法得到負載力矩：用彈簧秤拉動

6、滑輪慢慢轉(zhuǎn)動， 此時彈簧秤會有一個讀數(shù),這個數(shù)值就是所用力的大?。‵B）,然后乘以滑輪的半徑就可以得到負載力矩（如下式）。通常這種方法得到數(shù)值要比計算得到得結(jié)果要精確。FbdTL kgf * cm參數(shù)說明F :軸方向負載 KgF0 :預負載Kg( 幻 1/3F)n :效率(0.85 0.95)FA :預負載i:減速比卩：滑動面摩擦系數(shù)卩0:預壓螺帽內(nèi)的摩擦系數(shù)（0.10.3）PB :滾軸絲桿螺距 （cm/rev）FB :主軸開始運轉(zhuǎn)時的力KgD:滑輪直徑m:工作物和工作臺的總重量Kga:傾斜角度 加/減速力矩的計算 （Ta）加/減速力矩是用來加速或減速與電機相連的傳動裝置。根據(jù)加/減速時間和傳

7、動裝置負載慣性慣量的不同，這個力矩會有很大的變化。因此，自啟動運行 方式和加/減速運行方式的力矩會有一個較大的不同。加 /減速力矩可以按下式 計算：探自啟動運行方式（需要較大的加/減速力矩）I速力 cm轉(zhuǎn)硏kgml+負載盤性慣SUMx驅(qū)動脈沖速度恥力 iltii/Scm/4±r180 X 3*<v 步進的°a*-=x呂亠探加/減速運行方式：加/減速力片1 kef cmI 轉(zhuǎn)慣性慣<knrl+負載慣性慣量gn?“X步進角=丄 x匝力加速度cnVsec2180°運行脈沖速度Hz|啟動脈沖速度舊刃X 加/減速時間sec必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖數(shù)速度計算的示例下面

8、給出的是一個3相步進電機必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖速度的計算示例。這 是一個實際應(yīng)用例子，可以更好的理解電機選型的計算方法。驅(qū)動滾軸絲桿如下圖，3相步進電機（1.2 ° /步）驅(qū)動物體運動1秒鐘，則必要脈沖數(shù)和驅(qū) 動脈沖速度的計算方法如下：._.100360°必要脈沖數(shù)= X =3000脈沖10 1.2°移動方向如果采用自啟動方式驅(qū)動1秒鐘，則驅(qū)動脈沖速度應(yīng)該這樣計算：3000Pulse/1sec=3kHz但是，自啟動速度不可能是5kHz，應(yīng)該采用加/減速運行方式來驅(qū)動。如果加/減速時間設(shè)置為定位時間的25%啟動脈沖速度為500Hz，則計算方法如下:電O'Jbl

9、uy.irict.conLcri所需參數(shù)同上例驅(qū)動滾軸絲桿，采用加/減速運行模式，則驅(qū)動脈沖速度為:3,8 kHz1眇一 0.25的驅(qū)動曙3皿53畫如圖所示:驅(qū)動傳動帶如下圖，3相步進電機（1.2 ° /步）驅(qū)動物體運動1秒鐘。驅(qū)動輪的周長即旋 轉(zhuǎn)一圈移動的距離大約為50mm。因此，所需要的必要脈沖數(shù)為：1100必要脈沖數(shù)=5036ITX=6600 脈沖0.251 W 10.25 » 1口和一譏秒】一欄/M遠運持績?nèi)忠苿泳嗲fIJOOlmm明動關(guān)沖譙建3 8 (Hz移動方向* 500(HzfM驅(qū)動脈沖速度Hzj6600脈沖50(HHeX0 工刃杪1 秒_OriJ秒?85 kH

10、z如圖所示:腔動脈腫趣孜啟動脈沖蛻蟹負載力矩的計算示例（TL）下面給出的是一個3相步進電機負載力矩的計算示例。這是一個實際應(yīng)用例子，其 中的數(shù)字公式有助于更好的理解電機選型的應(yīng)用。 滾軸絲桿驅(qū)動水平負載如下圖，滾軸絲桿驅(qū)動水平負載，效率為90%負載重量為40千克，則負載力矩的計算方法如下:mPb1xxrij?I1L=X kgf cm2 H ni40fkgl X lircml1TL_X =7,07 kgf，cm2 n X0.91 -4 移動方向傳送帶驅(qū)動水平負載傳送帶驅(qū)動水平負載，效率為 90%驅(qū)動輪直徑16毫米，負載重量是9千克，則負載力矩的計算方法如下：Tl-1*6 cm1X" 9

11、 ka X _0,9S kgf cm滾軸絲桿和減速器驅(qū)動水平負載如下圖，滾軸絲桿螺距為 5毫米，效率為90%負載重量為250千克，則負載力矩的計算方法如下：移動方向步逬電機減 速 tS? 鼻羣*4lt " r"I4 -*】n * PBtl=-2 k q-kgf - cm10沽 0kglX0.52mlTL=2n X0.92.21 kgf cmbhyificLGOffLCfj/nsi；這是水平方向負載的計算結(jié)果，如果是垂直方向的負載，則力矩應(yīng)該是此結(jié)果的2倍，而且此結(jié)果僅包括負載力矩，電機的總負載還應(yīng)該包括加/減速力矩，但是，計算中很難得到準確的負載慣性慣量，因此，為了解決這個問題，在實際計算負載力矩的時候，特 別是自啟動或需要迅速加 /減速的情況，我們應(yīng)該在此基礎(chǔ)上再乘以一個安全系數(shù)。歡迎光臨無錫三拓電氣淘寶店 http:/sumtor.taoba o. com/專營