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电机选型计算-电机选用

1年前浏览1985
电机的种类,按工作电源分类分为直流电动机交流电动机;按结构及工作原理分类可分为直流电动机异步电动机同步电动机    
一般来说,提供了驱动的负载类型、电机的额定功率额定电压额定转速便可以将电机大致确定下来。但如果要最优化地满足负载要求,这些基本参数就远远不够了。    
还需要提供的参数包括:频率工作制过载要求绝缘等级防护等级转动惯量,负载阻力矩曲线安装方式环境温度海拔高度户外要求等,根据具体情况提供。   

3.1 确定动作模式    

参见2.1节    

3.2 确定机械机构

3.2.1 负荷及导向方式    
   
图3.1 负荷及导向方式        
m:总质量(kg )—工件质量、工作台质量等    
W:总负荷载荷(N)—W=mg    
F1:各种阻力(N)—加工阻力等    
F:驱动力(N)    
r、r1、r2、h1、h2:负荷位置各尺寸    
3.1.2 驱动方式及尺寸参数    
   
    
   

     

3.1.3 驱动轴连接方式    
u驱动基本模型    
确定电机轴和驱动轴的连接方式及减速机、传动要素的减速比    
   
              
   
              
   
M—电机   D—传递要素  L—负荷   R—减速机    C—联轴器    
u驱动部分物理定义    
   
图3.2  典型驱动部分的物理定义    
I0—第0段转动惯量 (kg*m2    
I1—第1段转动惯量 (kg*m2    
R1—中间齿轮减速比(Z2/Z1    
R2—减速机减速比    
Z1—中间齿轮减速部分输入侧齿数    
Z2—中间齿轮减速部分输出侧齿数    

   
3.3 确定电机基本规格    
3.3.1 必要的电机转速NM(r/min)    
a)通过滚珠丝杠、梯形丝杠驱动的直线运动    
   
b)通过齿轮齿条、皮带、链条、车轮驱动的直线运动    
   
c)回转运动    
   
NM:电机转速    
V:负载运动速度    
P:丝杠节距    
R:减速比    
d:负载旋转直径    
N:负载转速    
3.3.2 必要的检测传感器的分析能力P---转1圈的脉冲数    
a)直线运动    
   
b)回转运动    
   
N:检测传感器的转速    
LP:定位精度(mm)    
θP:定位精度(°)    
3.3.3 步进电机时,NM、P外,还要计算以下项目    
a)电机步进角θM(°/step)---1个脉冲的回转角度    
   
b)脉冲速度f(Hz)---1秒的脉冲数    
   
c)最小进给量LM(mm/step)---1个脉冲的进给量    
   
d)必要脉冲数A---移动行程L所需的脉冲数    
   
e)移动行程L所需时间t    
   
A:脉冲数    
tA:加减速时间    
3.4 计算驱动力    
3.4.1 负载驱动力    
u负载的一般受力情况    
   
M—总质量    
G—重力加速度(9.8m/s² )    
f1、f2、f3、f4—负荷位置尺寸    
μ—导向部位摩擦系数    
F—驱动力    
F1—阻力、加工力等    
   
3.5 计算电机轴换算负荷扭矩TL    
参见2.3节    

   
3.6 计算电机轴换算转动惯量IL    
参见1.3、2.4节    

   
3.7 初选电机    
电机输出假设选定    
从满足第三项电机的基本规格中的电机中,假设选定满足下列项目的电机输出。    
a)电机轴换算转动惯量IL<K1×电机转子转动惯量IM    
b)电机轴换算负荷扭矩TL×K2<电机使用转速的额定扭矩TM    
   
备注:步进电机的TM为脱出扭矩    
3.8 计算电机轴换算加减速扭矩TA    
参见2.5节    
计算加减速时间tA    
   
TMO—电机瞬间最大扭矩    
步进电机加减速扭矩TA的计算    
   
图  步进电机脉冲图    
   
TM—电机使用转速脱出扭矩    
IL—负载和驱动系统换算到电机轴上的总惯量(所以会再加上)   kg*m2    
IM—电机自身转动的惯量   kg*m2    
TL—电机轴转矩   NM    
P—换传感器分析能力    
θM—电机步进角(°/step)    
f1—起始脉冲速度(Hz)    
f2—运转脉冲速度(Hz)    
tA—加减速时间(s)    
3.9 计算最大扭矩Tmax、实效扭矩Trms    
3.9.1 扭矩曲线的合成    
参见2.6节    
3.9.2 所需最大扭矩Tmax确认    
将T1、T2、T3·····中最大值作为Tmax,确认该值比电机加速扭矩Tmo要小(安全值S参照表9.1)。    
Tmax<Tmo    
   
3.9.3 实效扭矩Trms确认    
用如下公式计算实效扭矩Trms,确认该值比电机额定扭矩TM要小(安全值S参照表9.1,步进电机不需要计算Trms) 。    
Trms<TM    
   
注:实效扭矩是针对一个循环的,计算时一定要把休止时间加进去;TM/Trms>S    

   
3.10 讨论确定电机    
3.10.1 其他考虑事项—刹车    
电机刹车选型时机械设计应考虑内容,步骤如下    
a 刹车最小静摩擦扭矩(Tbmin)的确认    
计算负载的电机轴换算保持扭矩,确认刹车的最小静摩擦扭矩对其有30%以上的余量,另外计算保持扭矩时不考虑驱动部分效率。    
Tbmin≥1.3×Tstatic    
Tstatic电机轴换算保持扭矩    
Tbmin刹车最小静摩擦扭矩    
b 刹车最大静摩擦扭矩(Tbmax)的确认    
紧急停止时刹车被用于制动,要确认制动时的冲击会不会损坏装置驱动部分,会不会发生错位。
刹车最大静摩擦扭矩不清楚时,按照最小静摩擦扭矩的2.2倍进行计算。    
紧急停止时刹车被用于制动,要确认制动时的冲击会不会损坏装置驱动部分,会不会发生错位。    
刹车最大静摩擦扭矩不清楚时,按照最小静摩擦扭矩的2.2倍进行计算。    
Tbmax=2.2×Tbmin    

c 发热和寿命的确认    
预计会比较频繁制动时,使用工作热量( Energy ,单位焦耳)来评价发热和寿命。    
①确认刹车的 [每一次允许工作热量] 和 [总工作热量] 。   规格书内无相关记载时与厂家确认。    
②计算最坏条件下(最大负载、最高速度)的制动距离,求一次的工作热量。    
③确认没有超过 [每一次允许工作热量] 。(超过规定值时会导致刹车摩擦材料提前损坏,制动距离加大)    
④确认1次的工作热量×目标制动次数< [总工作热量] 。    
※ 计算时注意rad/s和rpm的转换。    
根据使用需要,再确认其他事项,如防护等级等,即可选定电机。    

   
   
机械设计的内容讲解到此结束,欢迎各位进行补充。    


-End-


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来源:非标机械专栏


电源电机材料传动
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首次发布时间:2023-11-21
最近编辑:1年前
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