電機力矩計算

1、 電機扭矩計算 電機力矩的定義：垂直方向的力*到旋轉(zhuǎn)中心的距離 1、電動機有一個共同的公式：   P=M*N/9550P為功率，M為電機力矩（也稱扭矩），N為電機轉(zhuǎn)速，當M 和N都為額定值時，電機的功率也是額定功率，額定是指電機能夠長期工作的極限值2、瞬態(tài)扭矩是指電機在負載變化、速度變化時出現(xiàn)的過渡值，和額定沒有關(guān)系，具體說，這個值可以超過額定扭矩，如果此時電機速度為額定時，電機可能會出現(xiàn)功率過載，這個過載只能持續(xù)很短的時間，這個時間取決于電機設(shè)計。3、變頻器的功率一般要大于等于三相異步電動機，但這還不夠，還需要變頻器輸出的額定電流和過載電流都要大于等于電機所需的

2、額定值或最大值，以保證電機能出足夠的力矩（額定和瞬態(tài)力矩），否則可能出現(xiàn)變頻器無法帶動電機和負載的情況。 步進電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸步進一個步距角增量。電機總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進電機是機電一體化產(chǎn)品中關(guān)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(yīng)用于機電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設(shè)備、復印機、傳真機等。 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

3、機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)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(nèi)。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(yīng)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(qū)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(yīng)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)

4、工作頻率能滿足機床快速移動的需要。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(jù)所要求脈沖當量，齒輪減速比i計算如下:i=(.S)/(360.) (1-1) 式中 -步進電機的步距角（o/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Jt。Jt=J1+（1/i2)(J2+Js）+W/g（S/2)2 （1-2） 式中Jt -折算至電機軸上的慣量(Kg.cm.s2) J1、J2 -齒輪慣量(Kg.cm.s2)Js -絲

5、桿慣量(Kg.cm.s2) 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×1.02×102 （1-4） 式中Ma -電機啟動加速力矩（N.m) Jm、Jt-電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2) n-電機所需達到的轉(zhuǎn)速（r/min） T-電機升速時間（s）Mf=(u.W.s)/(2i)×102 （1-5） Mf-導軌摩擦折算至電機的轉(zhuǎn)矩（N.m) 

6、;u-摩擦系數(shù) -傳遞效率 Mt=(Pt.s)/(2i)×102 （1-6） Mt-切削力折算至電機力矩（N.m) 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(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系，其估算公式為fq=fq0(1-(Mf+Mt)/Ml）÷(1+Jt/Jm) 1/2 （1-7）式中fq-帶載起動頻率（Hz） fq0-空載起動頻率 Ml-起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（N.m) 若負載參數(shù)無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.（5

7、）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(yīng)能驅(qū)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(yīng)小于（0.2 0.4)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折）的計算過程

8、。1、 重物提升T折= (m×g×D) /(2×i) N.m2、絲杠螺母傳動T折= 1/I(F×t)/(2× ×)+Tb) N.m F=F0+mg N3、同步帶或齒輪齒條傳動T折=(F×D)/( 2×i ×) N.m F=F0+mg N應(yīng)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： 

9、假設(shè)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(chǎn)生的橫向力矩擠壓立柱，從而產(chǎn)生的摩擦力。設(shè)擠壓力為P，則有力矩平衡 100*10*2+100*10*1-50*10*0.5=P*0.5(0.5 為橫粱上下寬度) ， 得出P=5500N 假如摩擦系數(shù)為0.02，則摩擦力f5500*0.02=110N 則為了拉動橫梁上下運動，需要的牽引力F F=2500+110=2610N 根據(jù)公式P=F*V2610*0.1

10、=261W ，即電機至少需要261w=0.261kw 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(zhuǎn)速約：1.06r/s，約65r/min 若電機軸直接帶齒輪， 則T=9950*P/n=9950*0.261/6540N*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？扭矩的計算，其實就是說你的電機所帶的齒輪產(chǎn)生的扭矩，能夠克服重力加上摩擦力產(chǎn)生的力矩。所以，根據(jù)你上面的計算，電機的扭矩應(yīng)為： 重力（250Kg×10×110)×（30/2)39.15NM約為40NM。 如果怕不夠用的話，可以在這個基礎(chǔ)上增加50%的力矩， 也就是 40*1.5=60