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                    數控火焰切割機步進電機轉速計算方法

                    發布日期:2012-09-28 18:19:54

                    數控火焰切割機的步進驅動電機的轉速可以用頻率來控制,選擇功率步進電機時,應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,使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。步進電機的運行頻率跟轉速成正比,可以通過計算公式,計算出步進電機的轉速。步進電機轉速=頻率*60/200*x其中:步進電機的轉速可以用頻率來控制,步進電機的運行頻率跟轉速成正比,可以通過計算公式,計算出步進電機的轉速。
                         選擇步進電機需要進行以下計算:

                    (1)計算齒輪的減速比
                     
                    根據所要求脈沖當量,齒輪減速比i計算如下:
                     
                    i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1)
                    式中φ ---步進電機的步距角(o/脈沖)
                    S ---絲桿螺距(mm)
                    Δ---(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/2π)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M
                     
                    M=Ma+Mf+Mt (1-3)
                     
                    Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (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---電機所需達到的轉速(r/min)
                    T---電機升速時間(s)
                     
                    Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)
                    Mf---導軌摩擦折算至電機的轉矩(N.m)
                    u---摩擦系數
                    η---傳遞效率
                    Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (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。數控系統控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關系,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)
                    若負載參數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.
                     
                    (5)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能驅動負載,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中最常用的兩種執行電動機。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。
                     
                    a. 重物提升
                    T折= (m×g×D) /(2×i) [N.m]
                     
                    b. 絲杠螺母傳動
                    T折= 1/I((F×t)/(2×π ×η)+Tb) [N.m] F=F0+μmg [N]
                     
                    c. 同步帶或齒輪齒條傳動
                    T折=(F×D)/( 2×i ×η) [N.m] F=F0+μmg [N]
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