三菱伺服电机负载转矩选择

一，进给驱动伺服电机的选择

1.原则上应根据负载情况选择伺服电机。 电机轴上有两种载荷，即阻尼力矩和惯性载荷。 两个负载都计算正确，其值必须满足以下条件: 

1）机器空载运行时， 在整个转速范围内加到伺服电机轴上的负载转矩必须在电机的连续额定转矩范围内，即必须在转矩转速特性曲线的连续工作区域内。

2.最大负荷转矩、负荷周期及超负荷时间在所给特性曲线的容许范围内。 

3.在加减速过程中，电机的转矩应在加减速区域（或间歇操作区域）内。 　　 

4.对于需要频繁起动，制动和周期性波动的负载，应检查一个周期内扭矩的均方根。 另外，必须小于电机的连续额定转矩。 　　 

5.电机轴上载惯性的大小会影响电机的灵敏度和整个伺服系统的精度。 通常，当负载小于电机转子惯性时，上述影响不大。 但是，当负载惯性达到转子惯性的5倍以上时，会对灵敏度和响应时间产生很大影响。 伺服放大器可能无法在正常调节范围内工作。 因此，应该避免使用这种惯性。 

推荐对伺服电机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:

Jl<5×Jm

1、负载转矩的计算

负载转矩的计算方法加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式，因机械而异。但不论何种机械，都应计算出折算到电机轴上的负载转矩。

通常，折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算:　　

Tl=(F*L/2πμ)+T0　　

式中:Tl折算到电机轴上的负载转矩(N.M)；　　

F：轴向移动工作台时所需要的力；　　

L：电机轴每转的机械位移量(M)；

To：滚珠丝杠螺母，轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(N.M)；

Μ：驱动系统的效率

F：取决于工作台的重量，摩擦系数，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡块(用在垂直轴)。

无切削时: F=μ*(W+fg)，切削时: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。

W：滑块的重量(工作台与工件)Kg；　　

Μ：摩擦系数；　　

Fc：切削力的反作用力；　　

Fg：用镶条固紧力；　　

Fcf：由于切削力靠在滑块表面作用在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨的正向压力。

计算转矩时下列几点应特别注意：

(a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分地考虑。通常，仅仅从滑块的重量和摩擦系数来计算的转矩很小的。请特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差所产生的力矩。　　

(b)由于轴承，螺母的预加载，以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转矩均不能忽略。尤其是小型轻重量的设备。这样的转矩回应影响整个转矩。所以要特别注意。　　

(c)切削力的反作用力会使工作台的摩擦增加，以此承受切削反作用力的点与承受驱动力的点通常是分离的。如图所示，在承受大的切削反作用力的瞬间，滑块表面的负载也增加。当计算切削期间的转矩时，由于这一载荷而引起的摩擦转矩的增加应给予考虑。　　

(d)摩擦转矩受进给速率的影响很大，必须研究测量因速度工作台支撑物(滑块，滚珠，压力)，滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化。已得出正确的数值。　　

(e)通常，即使在同一台的机械上，随调整条件，周围温度，或润滑条件等因素而变化。当计算负载转矩时，请尽量借助测量同种机械上而积累的参数，来得到正确的数据。

2.负载惯量的计算

由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量。电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到。　　

1)圆柱体惯量 如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算:　　 J=(πγ/32)*D4L(kg cm2)　　 如机构为钢材，则可按下面公式计算:　　 J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2)　　 式中: γ材料的密度(kg/cm2)　　 D圆柱体的直经(cm)　　 L圆柱体的长度(cm)　　

2)轴向移动物体的惯量工件，工作台等轴向移动物体的惯量，可由下面公式得出:　　 J=W*(L/2π)2 (kg cm2)　　 式中: W直线移动物体的重量(kg)　　 L电机每转在直线方向移动的距离(cm)　　

3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示:　　圆柱体围绕中心运动时的惯量　　属于这种情况的例子:如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算:　　 J=Jo+W*R2(kg cm2)　　 式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量(kgcm2)　　 W圆柱体的重量(kg)　　 R旋转半径(cm)　　

4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下:　　 J=(N1/N2)2Jo　　 式中:N1 N2为齿轮的齿数

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