滾珠絲杠及驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩計(jì)算公式
發(fā)布者:暢馨精工 發(fā)布時(shí)間:2020/4/14 8:54:27
滾珠絲杠在計(jì)算時(shí),需要考慮系統(tǒng)需要的精度,速度,載荷等基本條件。
定位精度的要求,決定了導(dǎo)程精度的選擇。比如行程700mm,±0.05/700mm的定位精度要求。那么假定螺紋有效長(zhǎng)度800mm(需要考慮螺母長(zhǎng)度和行程余量,所以大于700mm),則選擇C5精度,因?yàn)镃5精度在800mm內(nèi)的誤差控制在±35um以?xún)?nèi),小于±50um,在要求以?xún)?nèi),剩下的±15um誤差,分配給系統(tǒng)剛度和控制誤差。
運(yùn)行速度V(mm/min)和滾珠絲杠的導(dǎo)程L(mm)及馬達(dá)轉(zhuǎn)速n(r/min)有關(guān),L=V/n。高速要求時(shí),可以適當(dāng)加大導(dǎo)程,但是導(dǎo)程的加大會(huì)要求更大的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩(Ta=Fa*L/2πη),所以需要綜合考慮。
選擇滾珠絲杠時(shí),根據(jù)載荷確定需要的扭矩及電機(jī),是最花時(shí)間的一塊。
滾珠絲杠計(jì)算扭矩時(shí),分為等速扭矩T1,和加速扭矩T2。
其中等速扭矩:T1=(Ta+Tpmax+Tu)/i。i=絲杠側(cè)齒數(shù)N2/馬達(dá)側(cè)齒數(shù)N1,表示減速比。
Ta=Fa*L/2πη: 表示勻速時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩。
Tpmax=0.05(tanβ)^-0.5*Fa0*L/2π(基準(zhǔn)力矩)+Δ:表示預(yù)緊滾珠絲杠的最大動(dòng)摩擦力矩,β表示螺紋升角,F(xiàn)a0表示預(yù)緊力。Δ表示力矩變動(dòng)率的上許可范圍,可以在計(jì)算了基準(zhǔn)力矩的基礎(chǔ)之上,查表求得。當(dāng)然,Tpmax也可以在具體的絲杠型號(hào)參數(shù)表中查得。
Tu:支撐軸承的摩擦力矩,可以在軸承參數(shù)表中查得。
而加速扭矩:T2=T1+Jα。
J=JM+JG1+(JG2+JS+m*(L/2π)^2)/i^2:表示對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JM: 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JG1: 馬達(dá)側(cè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JG2: 絲杠側(cè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JS: 絲杠軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
m: 移動(dòng)物體總質(zhì)量。
α:馬達(dá)的角加速度。
定位精度的要求,決定了導(dǎo)程精度的選擇。比如行程700mm,±0.05/700mm的定位精度要求。那么假定螺紋有效長(zhǎng)度800mm(需要考慮螺母長(zhǎng)度和行程余量,所以大于700mm),則選擇C5精度,因?yàn)镃5精度在800mm內(nèi)的誤差控制在±35um以?xún)?nèi),小于±50um,在要求以?xún)?nèi),剩下的±15um誤差,分配給系統(tǒng)剛度和控制誤差。
運(yùn)行速度V(mm/min)和滾珠絲杠的導(dǎo)程L(mm)及馬達(dá)轉(zhuǎn)速n(r/min)有關(guān),L=V/n。高速要求時(shí),可以適當(dāng)加大導(dǎo)程,但是導(dǎo)程的加大會(huì)要求更大的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩(Ta=Fa*L/2πη),所以需要綜合考慮。
選擇滾珠絲杠時(shí),根據(jù)載荷確定需要的扭矩及電機(jī),是最花時(shí)間的一塊。
滾珠絲杠計(jì)算扭矩時(shí),分為等速扭矩T1,和加速扭矩T2。
其中等速扭矩:T1=(Ta+Tpmax+Tu)/i。i=絲杠側(cè)齒數(shù)N2/馬達(dá)側(cè)齒數(shù)N1,表示減速比。
Ta=Fa*L/2πη: 表示勻速時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩。
Tpmax=0.05(tanβ)^-0.5*Fa0*L/2π(基準(zhǔn)力矩)+Δ:表示預(yù)緊滾珠絲杠的最大動(dòng)摩擦力矩,β表示螺紋升角,F(xiàn)a0表示預(yù)緊力。Δ表示力矩變動(dòng)率的上許可范圍,可以在計(jì)算了基準(zhǔn)力矩的基礎(chǔ)之上,查表求得。當(dāng)然,Tpmax也可以在具體的絲杠型號(hào)參數(shù)表中查得。
Tu:支撐軸承的摩擦力矩,可以在軸承參數(shù)表中查得。
而加速扭矩:T2=T1+Jα。
J=JM+JG1+(JG2+JS+m*(L/2π)^2)/i^2:表示對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JM: 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JG1: 馬達(dá)側(cè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JG2: 絲杠側(cè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
JS: 絲杠軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
m: 移動(dòng)物體總質(zhì)量。
α:馬達(dá)的角加速度。
而梯形絲杠一般只需要一個(gè)公式就夠了,T1=FP/2πη,因?yàn)樘菪谓z杠適用于低速的應(yīng)用,不存在高速往返,高加減速等問(wèn)題,當(dāng)然也需要結(jié)合實(shí)際要求做計(jì)算,并給定一定的余量。
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