步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算

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

2、可''9VA甲 那11運(yùn)行卉式必要脈沖數(shù)的計(jì)算“需要的脈沖數(shù)”是指?jìng)鲃?dòng)裝置將物體從起始位置傳送到目標(biāo)位置所需要 提供給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)?！靶枰拿}沖數(shù)”按下面公式計(jì)算：工件移動(dòng)的距離（L）360°需要的脈沖數(shù)=X 電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周移動(dòng)的距離步矩角相應(yīng)脈沖頻率的計(jì)算相應(yīng)脈沖頻率是指在設(shè)定的定位時(shí)間中電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)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(shí)間和加 /減速時(shí)間計(jì)算得出。(1)自啟動(dòng)運(yùn)行方式自啟動(dòng)運(yùn)行方式是指在驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)和停止時(shí)不經(jīng)過(guò)加速、減速階段，而直接以相應(yīng)脈沖頻率啟動(dòng)和停止的運(yùn)行方式。自啟動(dòng)運(yùn)行方式通常在轉(zhuǎn)速較低的時(shí)候使用 (一般不高

3、于3-4轉(zhuǎn)/s)。同時(shí)，因?yàn)樵趩?dòng)/停止時(shí)存在一個(gè)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(dòng)運(yùn)行方式的相應(yīng)脈沖頻率計(jì)算方法如下：需要的脈沖數(shù)相應(yīng)脈沖頻率 =定位時(shí)間(s)動(dòng)1沖Mg ”1_言啟動(dòng)肯式(2)加/減速運(yùn)行方式加/減速運(yùn)行方式是指電機(jī)首先以一個(gè)較低的速度啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)加速過(guò)程后達(dá)到正常的脈沖頻率，運(yùn)行一段時(shí)間之后再經(jīng)過(guò)一個(gè)減速過(guò)程后電機(jī)停止的 運(yùn)行方式。其定位時(shí)間包括加速時(shí)間、減速時(shí)間和相應(yīng)脈沖頻率運(yùn)行的時(shí)間。加/減速時(shí)間需要根據(jù)傳送距離、 速度和定位時(shí)間來(lái)計(jì)算。在加/減速運(yùn)行方 式中，因?yàn)樗俣茸兓^小，所以需要的力矩要比自啟動(dòng)方式下的力矩小。力卩 /減 速運(yùn)行方式下

4、的相應(yīng)脈沖頻率計(jì)算方法如下：必要脈沖數(shù)啟動(dòng)脈沖數(shù)Hz X加/減速時(shí)間（s）相應(yīng)脈沖頻率 =定位時(shí)間（s）加/減 速時(shí)間（S）電機(jī)力矩的簡(jiǎn)單計(jì)算示例必要的電機(jī)力矩=（負(fù)載力矩+加 /減速力矩）X安全系數(shù)負(fù)載力矩的計(jì)算（TL）負(fù)載力矩是指?jìng)魉脱b置上與負(fù)載接觸部分所受到的摩擦力矩。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中始終需要此力矩。負(fù)載力矩根據(jù)傳動(dòng)裝置和物體的重量的不同而不同。 許多情況下我們無(wú)法得到精確的系統(tǒng)參數(shù)，所以下面只給出了簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。負(fù)載力矩可以根據(jù)下面的圖表和公式來(lái)計(jì)算(1)滾軸絲桿驅(qū)動(dòng)F=Fa4 nicos a）【閔探負(fù)載力矩的計(jì)算公式:P （jFopE -2 Ji1kgf * cmi探負(fù)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(dòng)探負(fù)載力矩的計(jì)算公式:TLji DXR1F FA m(sin h 一 Icos uFD kaf * cm2 Hi )Kg探負(fù)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(dòng)U FAinn DTL=探負(fù)載力矩的估算公式：DTLP X mg X（4）實(shí)測(cè)方法：我們也可以通過(guò)這種方法得到負(fù)載力矩：用彈簧秤拉動(dòng)

6、滑輪慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)， 此時(shí)彈簧秤會(huì)有一個(gè)讀數(shù),這個(gè)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(fù)載力矩（如下式）。通常這種方法得到數(shù)值要比計(jì)算得到得結(jié)果要精確。FbdTL kgf * cm參數(shù)說(shuō)明F :軸方向負(fù)載 KgF0 :預(yù)負(fù)載Kg( 幻 1/3F)n :效率(0.85 0.95)FA :預(yù)負(fù)載i:減速比卩：滑動(dòng)面摩擦系數(shù)卩0:預(yù)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(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的力KgD:滑輪直徑m:工作物和工作臺(tái)的總重量Kga:傾斜角度 加/減速力矩的計(jì)算 （Ta）加/減速力矩是用來(lái)加速或減速與電機(jī)相連的傳動(dòng)裝置。根據(jù)加/減速時(shí)間和傳

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

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

9、uy.irict.conLcri所需參數(shù)同上例驅(qū)動(dòng)滾軸絲桿，采用加/減速運(yùn)行模式，則驅(qū)動(dòng)脈沖速度為:3,8 kHz1眇一 0.25的驅(qū)動(dòng)曙3皿53畫如圖所示:驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶如下圖，3相步進(jìn)電機(jī)（1.2 ° /步）驅(qū)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)1秒鐘。驅(qū)動(dòng)輪的周長(zhǎng)即旋 轉(zhuǎn)一圈移動(dòng)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(yuǎn)運(yùn)持績(jī)?nèi)忠苿?dòng)距莊IJOOlmm明動(dòng)關(guān)沖譙建3 8 (Hz移動(dòng)方向* 500(HzfM驅(qū)動(dòng)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(dòng)脈腫趣孜啟動(dòng)脈沖蛻蟹負(fù)載力矩的計(jì)算示例（TL）下面給出的是一個(gè)3相步進(jìn)電機(jī)負(fù)載力矩的計(jì)算示例。這是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用例子，其 中的數(shù)字公式有助于更好的理解電機(jī)選型的應(yīng)用。 滾軸絲桿驅(qū)動(dòng)水平負(fù)載如下圖，滾軸絲桿驅(qū)動(dòng)水平負(fù)載，效率為90%負(fù)載重量為40千克，則負(fù)載力矩的計(jì)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(dòng)方向傳送帶驅(qū)動(dòng)水平負(fù)載傳送帶驅(qū)動(dòng)水平負(fù)載，效率為 90%驅(qū)動(dòng)輪直徑16毫米，負(fù)載重量是9千克，則負(fù)載力矩的計(jì)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(dòng)水平負(fù)載如下圖，滾軸絲桿螺距為 5毫米，效率為90%負(fù)載重量為250千克，則負(fù)載力矩的計(jì)算方法如下：移動(dòng)方向步逬電機(jī)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(fù)載的計(jì)算結(jié)果，如果是垂直方向的負(fù)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(fù)載力矩，電機(jī)的總負(fù)載還應(yīng)該包括加/減速力矩，但是，計(jì)算中很難得到準(zhǔn)確的負(fù)載慣性慣量，因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在實(shí)際計(jì)算負(fù)載力矩的時(shí)候，特 別是自啟動(dòng)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(gè)安全系數(shù)。歡迎光臨無(wú)錫三拓電氣淘寶店 http:/sumtor.taoba o. com/專營(yíng)