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数控火焰切割机步进電(diàn)机转速计算方法

发布日期:2012-09-28 18:19:54

数控火焰切割机的步进驱动電(diàn)机的转速可(kě)以用(yòng)频率来控制,选择功率步进電(diàn)机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进電(diàn)机的惯性频率特性相匹配还有(yǒu)一定的余量,使之最高速连续工作频率能(néng)满足机床快速移动的需要。步进電(diàn)机的运行频率跟转速成正比,可(kě)以通过计算公式,计算出步进電(diàn)机的转速。步进電(diàn)机转速=频率*60/200*x其中:步进電(diàn)机的转速可(kě)以用(yòng)频率来控制,步进電(diàn)机的运行频率跟转速成正比,可(kě)以通过计算公式,计算出步进電(diàn)机的转速。
     选择步进電(diàn)机需要进行以下计算:

(1)计算齿轮的减速比
 
根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:
 
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1)
式中φ ---步进電(diàn)机的步距角(o/脉冲)
S ---丝杆螺距(mm)
Δ---(mm/脉冲)
 
(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至電(diàn)机轴上的惯量Jt。
 
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2] (1-2)
式中Jt ---折算至電(diàn)机轴上的惯量(Kg.cm.s2)
J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)
Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量(N)
S ---丝杆螺距(cm)
 
(3)计算電(diàn)机输出的总力矩M
 
M=Ma+Mf+Mt (1-3)
 
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)
 
式中Ma ---電(diàn)机启动加速力矩(N.m)
Jm、Jt---電(diàn)机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)
n---電(diàn)机所需达到的转速(r/min)
T---電(diàn)机升速时间(s)
 
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)
Mf---导轨摩擦折算至電(diàn)机的转矩(N.m)
u---摩擦系数
η---传递效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)
Mt---切削力折算至電(diàn)机力矩(N.m)
Pt---最大切削力(N)
 
(4)负载起动频率估算。数控系统控制電(diàn)机的启动频率与负载转矩和惯量有(yǒu)很(hěn)大关系,其估算公式為(wèi)
 
fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7)
 
式中fq---带载起动频率(Hz)
fq0---空载起动频率
Ml---起动频率下由矩频特性决定的電(diàn)机输出力矩(N.m)
若负载参数无法精确确定,则可(kě)按fq=1/2fq0进行估算.
 
(5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于電(diàn)机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率 时,由矩频特性的输出力矩应能(néng)驱动负载,并留有(yǒu)足够的余量。
 
(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可(kě)按式(1-5)和式(1-6)计算,電(diàn)机在最大进给速度时,由矩频特性决定的電(diàn)机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有(yǒu)余量。一般来说,Mf与Mt之和应小(xiǎo)于(0.2 ~0.4)Mmax.
 
步进電(diàn)机和交流伺服電(diàn)机是运动控制系统中最常用(yòng)的两种执行電(diàn)动机。在電(diàn)机选型过程中,必须首先计算出负载通过机械传动系统对電(diàn)机轴的折算扭矩(T折),下面就几中常见的机械传动方式介绍折算扭矩(T折)的计算过程。
 
a. 重物(wù)提升
T折= (m×g×D) /(2×i) [N.m]
 
b. 丝杠螺母传动
T折= 1/I((F×t)/(2×π ×η)+Tb) [N.m] F=F0+μmg [N]
 
c. 同步带或齿轮齿条传动
T折=(F×D)/( 2×i ×η) [N.m] F=F0+μmg [N]