設(shè)計中電機選擇的個人經(jīng)驗（四）

未來第一站

    社友中很多初學(xué)者對伺服電機及慣量匹配比較關(guān)心，今天我來給大家詳細整理一下，時間倉促，必有疏漏，這已是第四篇了，長期積累所得，有心人耐下心來看吧！
    數(shù)控機床中交流伺服電機的選擇原則及容量計算
    伺服電動機主要用于位置和速度控制系統(tǒng)中，其動力選擇除了考慮電動機的功率與扭矩參數(shù)外，還要考慮系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量匹配問題，一般選擇伺服電動機主要從下面四個方面考慮：
    1 負荷轉(zhuǎn)矩；
    2負載轉(zhuǎn)動慣量；
    3 加速/減速時間；
    4 運行模式。
    1，電動機的最高轉(zhuǎn)速 電動機選擇首先依據(jù)機床等被驅(qū)動部件的快速行程速度。快速行程的電動機轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴格控制在電動機的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)。
    2，轉(zhuǎn)動慣量匹配原則 負載慣量對電動機的控制特性和快速移動的加/減速時間有很大的影響。負載慣量增加時，計算機發(fā)出指令到伺服電動機執(zhí)行完畢之間的時間就長，即指令變化后，需要較長的時間達到新指令指定的速度。若機床沿著兩個軸高速運動加工圓弧等曲線，會造成較大的加工誤差。若負載慣量為電動機的3倍以上，則電動機的控制特性就會降低，若為5倍以上則電動機的可操控性大大下降；反之，負載慣量若小于或等于電動機的慣量時，則不會出現(xiàn)上述問題。
    了保證系統(tǒng)的反應(yīng)靈敏性和滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，負載慣量JL應(yīng)限制在2.5～5倍的電動機慣量JM之內(nèi),即：

    3，空載轉(zhuǎn)矩  機床等設(shè)備無負載運行時，加在電動機上的力矩應(yīng)小于電動機的連續(xù)額定力矩的50%以下。否則，在切削或加/減速時電動機就可能過熱。
    4，負載轉(zhuǎn)矩  在正常工作狀態(tài)下，負載轉(zhuǎn)矩Tms不超過電動機額定轉(zhuǎn)矩TMS的80%～90%
    下面我給大家給出了常見傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量及轉(zhuǎn)矩換算公式。






    根據(jù)系統(tǒng)的減速比、電動機軸的負載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，按一下公式初選電動機功率PZ:

    式中  TL—對電動機軸換算的負載轉(zhuǎn)矩，N•m；
         n—伺服電動機額定轉(zhuǎn)速，r/min;
         η—傳動系統(tǒng)的總效率。
    5，核算加速減速時間對初選電動機根據(jù)機型系統(tǒng)的要求，加速度時間必須小于機械系統(tǒng)要求值。通常，負載力矩能夠幫助電動機減速，因此，如果加速能在允許時間內(nèi)完成，減速也可在相同的時間內(nèi)完成，因此只需核算加速時間或轉(zhuǎn)矩即可。加速/減速時間及轉(zhuǎn)矩計算公式如下。

    上圖中的慣性矩指轉(zhuǎn)動慣量
    若TL大于初選電動機的額定轉(zhuǎn)矩，但小于電動機的瞬時最大轉(zhuǎn)矩（5～10倍額定轉(zhuǎn)矩），也可以認為電動機初選合適。
    不同工作方式時的熱校核計算  當電動機工作在頻繁地定位、加/減速以及負載波動工作情況時會使電動機發(fā)熱，所以要計算一個工作周期的負載力矩的均方根值Trms，并使其小于電動機的額定力矩。
    因為不同工況下出現(xiàn)的參數(shù)不同下面這個公式比較通用。
    一個循環(huán)周期的負載力矩的均方根值計算公式為：

    當Trms≤Te，即實際轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩，則可以按指定的運行模式連續(xù)運行
    最后在伺服電動機容量選擇時我們盡量考慮到
    1在允許范圍內(nèi)，將加速/減速時間加長一些；
    2延長運轉(zhuǎn)頻率（增加循環(huán)時間長度）；
    3當旋轉(zhuǎn)速度有余量時，加大減速比；
    4加大電動機容量；
    5當升降機械停止時間長時，加機械制動；
    6在高頻率運行時，盡量加大減速比，減小慣性矩。
   
個人意見   僅供參考   版權(quán)社區(qū)所有      謝絕轉(zhuǎn)載     機械ant      2016/8/27

大內(nèi)_高手

都是心得體會！
感謝樓主分享！

albert.tang

堅持看完了，有收獲，謝謝分享。

小人Mτ

感謝樓主

liuyong453

干貨。值得擁有

newmorn

太贊了！自己手寫公式，樓主用心良苦！

軒轅天一

都看完了，期待樓主的第三部分補充完整哈，還有，若是有具體的實例就最好了，哈哈

kptang

必須頂。。。。

cunzhang3000

不錯

淡然

非常感謝樓主的續(xù)集，對伺服電機的選型很有幫助。我有一個疑問：如果我算出來的執(zhí)行件的轉(zhuǎn)動慣量，大于電機轉(zhuǎn)動慣量的5倍，我該怎么解決這個問題？是把伺服電機選大一個型號嗎？謝謝！另外，普通電機是否不需要考慮這些問題？