來源：機械工程文萃

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案例一

已知：

圓盤質量 M=50 kg， 圓盤直徑 D=500 mm， 圓盤最高轉速 60 rpm， 請選擇伺服電機及減速機，構件示意圖如下：

計算圓盤轉動慣量

JL= MD2/ 8 = 50 * 502/ 8 = 15625 [ kg·cm2]

假設減速機減速比 1: R， 則折算到伺服電機軸上負載慣量為 15625/ R2。

按照負載慣量<3 倍電機轉子慣量 JM?的原則，

如果選擇 400W 電機，JM= 0.277 [ kg·cm2]， 則：15625 / R2< 3*0.277，R2>18803，R>137， 輸出轉速 =3000/137 = 22 [ rpm ]， 不能滿足要求。

如果選擇500W電機，JM= 8.17 [ kg·cm2]， 則：15625 / R2< 3*8.17，R2?>637，R >25， 輸出轉速=2000/25=80[ rpm ]， 滿足要求。

這種傳動方式阻力很小，忽略扭矩計算。

案例二

已知： 負載重量 M=50 kg， 同步帶輪直徑 D=120 mm， 減速比R1=10，R2=2， 負載與機臺摩擦系數 μ=0.6， 負載最高運動速度 30 m/min， 負載從靜止加速到最高速度時間200ms， 忽略各傳送帶輪重量， 驅動這樣的負載最少需要多大功率電機？ 構件示意圖如下：

1.計算折算到電機軸上的負載慣量

JL=M * D2/ 4 / R12 =50 * 144 / 4 / 100 =18[kg·cm2]

按照負載慣量<3倍電機轉子慣量JM?的原則

JM>6 [ kg·cm2]

2.計算電機驅動負載所需要的扭矩

克服摩擦力所需轉矩

Tf=M*g*μ*(D/2)/ R2/R1

= 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10

= 0.882 [N·m]

加速時所需轉矩

Ta=M*a*(D/2)/ R2/R1

=50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10

= 0.375 [N·m]

伺服電機額定轉矩 >Tf，最大扭矩>Tf+Ta

3.計算電機所需要轉速

N= v/(πD)*R1

=30 / (3.14 * 0.12) * 10

= 796 [rpm]

案例三

已知： 負載重量M=200 kg， 螺桿螺距 PB=20 mm， 螺桿直徑 DB=50 mm， 螺桿重量 MB=40 kg， 摩擦系數 μ=0.2， 機械效率 η=0.9， 負載移動速度 V=30 m/min， 全程移動時間 t=1.4 s， 加減速時間 t1=t3=0.2 s， 靜止時間 t4= 0.3 s。 請選擇滿足負載需求的最小功率伺服電機， 構件圖如下：

1.計算折算到電機軸上的負載慣量

重物折算到電機軸上的轉動慣量

JW=M*(PB/2π)2

= 200*(2/6.28)2

= 20.29 [ kg·cm2]

螺桿轉動慣量

JB=MB*DB2/8

= 40*25/8

=125 [ kg·cm2]

總負載慣量

JL=JW+JB= 145.29 [ kg·cm2]

2.計算電機轉速

電機所需轉速

N=V/PB

=30/0.02

=1500 [ rpm ]

4.計算電機驅動負載所需要的扭矩

克服摩擦力所需轉矩

Tf=M*g*μ*PB/2π/η

=200*9.8*0.2*0.02/2π/0.9

=1.387 [N·m]

重物加速時所需轉矩

TA1=M*a*PB/2π/η

=200*(30/60/0.2)*0.02/2π/0.9

=1.769 [N·m]

螺桿加速時所需要轉矩

TA2=JB*α/η =JB*(N*2π/60/t1)/η

=0.0125*(1500*6.28/60/0.2)/0.9

=10.903 [N·m]

加速所需總轉矩

TA=TA1+TA2= 12.672 [N·m]

4.選擇伺服電機

伺服電機額定扭矩

T>Tf且T >Trms

伺服電機最大扭矩

Tmax>Tf+TA

最后選定ECMA-E31820ES電機。


審核編輯：湯梓紅