步进电机选型计算实例

电机选型最重要的当然是计算公式；

功率与扭矩哪一项最能具体代表车辆性能？有人说：起步靠扭矩，加速靠功率，也有人说：功率大代表极速高，扭矩大代表加速好，其实这些都是片面的错误解释，其实车辆的前进一定是靠发动机所发挥的扭力，所谓的「扭力」在物理学上应称为「扭矩」，因为以讹传讹的结果，大家都说成「扭力」，也就从此流传下来，为导正视听，我们以下皆称为「扭矩」。

看到这么多公式相信大家都有点迷糊那我用实际案例来给大家解析一下。

例1：

已知：负载重量M=200kg，螺杆螺距PB=20mm，螺杆直径DB=50mm，螺杆重量MB=40kg，摩擦系数µ=0.2，机械效率η=0.9，负载移动速度V=30m/min，全程移动时间t=1.4s，加减速时间t1=t3=0.2s，静止时间t4=0.3s。请选择满足负载需求的最小功率伺服电机，构图为图一滚珠丝杆结构；

1.计算折算到电机轴上的负载惯量

重物折算到电机轴上的转动惯量JW=M*(PB/2π)2 =200*(2/6.28)2 =20.29kg.cm2 螺杆转动惯量JB=MB*DB2 /8 =40*25/8 =125kg.cm2 总负载惯量JL=JW+JB=145.29kg.cm2

2.计算电机转速

电机所需转速N=V/PB =30/0.02 =1500rpm

3.计算电机驱动负载所需要的扭矩

克服摩擦力所需转矩

Tf=M*g*µ*PB/2π/η =200*9.8*0.2*0.02/2π/0.9 =1.387N.m

重物加速时所需转矩

TA1=M*a*PB/2π/η =200*(30/60/0.2)*0.02/2π/0.9 =1.769N.m

螺杆加速时所需要转矩

TA2=JB*α/ η=JB*(N*2π/60/t1)/η =0.0125*(1500*6.28/60/0.2)/0.9 =10.903N.m

加速所需总转矩

TA=TA1+TA2=12.672N.m

例2

看图3皮带传动已知：负载重量M=50kg，同步带轮直径D=120mm，减速比R1=10，R2=2，负载与机台摩擦系数µ=0.6，负载最高运动速度30m/min，负载从静止加速到最高速度时间200ms，忽略各传送带轮重量，驱动这样的负载最少需要多大功率电机？

1.计算折算到电机轴上的负载惯量

JL=M * D2 / 4 / R12 =50 * 144 / 4 / 100 =18kg.cm2

按照负载惯量<> JM>6kg.cm2

2.计算电机驱动负载所需要的扭矩

克服摩擦力所需转矩

Tf=M*g*µ*(D/2)/ R2/R1 = 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10 = 0.882N.m

加速时所需转矩

Ta=M*a*(D/2)/R2/R1 =50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10 =0.375 N.m

伺服电机额定转矩>Tf ，最大扭矩>Tf +Ta

3.计算电机所需要转速

N= v/(πD)*R1 = 30 / (3.14 * 0.12) * 10 = 796 rpm