三菱伺服電機負載轉矩選擇

一，進給驅動伺服電機的選擇

1.原則上應根據負載情況選擇伺服電機。 電機軸上有兩種載荷，即阻尼力矩和慣性載荷。 兩個負載都計算正確，其值必須滿足以下條件: 

1）機器空載運行時， 在整個轉速范圍內加到伺服電機軸上的負載轉矩必須在電機的連續額定轉矩范圍內，即必須在轉矩轉速特性曲線的連續工作區域內。

2.最大負荷轉矩、負荷周期及超負荷時間在所給特性曲線的容許范圍內。 

3.在加減速過程中，電機的轉矩應在加減速區域（或間歇操作區域）內。 　　 

4.對于需要頻繁起動，制動和周期性波動的負載，應檢查一個周期內扭矩的均方根。 另外，必須小于電機的連續額定轉矩。 　　 

5.電機軸上載慣性的大小會影響電機的靈敏度和整個伺服系統的精度。 通常，當負載小于電機轉子慣性時，上述影響不大。 但是，當負載慣性達到轉子慣性的5倍以上時，會對靈敏度和響應時間產生很大影響。 伺服放大器可能無法在正常調節范圍內工作。 因此，應該避免使用這種慣性。 

推薦對伺服電機慣量Jm和負載慣量Jl之間的關系如下:

Jl<5×Jm

1、負載轉矩的計算

負載轉矩的計算方法加到伺服電機軸上的負載轉矩計算公式，因機械而異。但不論何種機械，都應計算出折算到電機軸上的負載轉矩。

通常，折算到伺服電機軸上的負載轉矩可由下列公式計算:　　

Tl=(F*L/2πμ)+T0　　

式中:Tl折算到電機軸上的負載轉矩(N.M)；　　

F：軸向移動工作臺時所需要的力；　　

L：電機軸每轉的機械位移量(M)；

To：滾珠絲杠螺母，軸承部分摩擦轉矩折算到伺服電機軸上的值(N.M)；

Μ：驅動系統的效率

F：取決于工作臺的重量，摩擦系數，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡塊(用在垂直軸)。

無切削時: F=μ*(W+fg)，切削時: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。

W：滑塊的重量(工作臺與工件)Kg；　　

Μ：摩擦系數；　　

Fc：切削力的反作用力；　　

Fg：用鑲條固緊力；　　

Fcf：由于切削力靠在滑塊表面作用在工作臺上的力(kg)即工作臺壓向導軌的正向壓力。

計算轉矩時下列幾點應特別注意：

(a)由于鑲條產生的摩擦轉矩必須充分地考慮。通常，僅僅從滑塊的重量和摩擦系數來計算的轉矩很小的。請特別注意由于鑲條加緊以及滑塊表面的精度誤差所產生的力矩?！　?/p>

(b)由于軸承，螺母的預加載，以及絲杠的預緊力滾珠接觸面的摩擦等所產生的轉矩均不能忽略。尤其是小型輕重量的設備。這樣的轉矩回應影響整個轉矩。所以要特別注意?！　?/p>

(c)切削力的反作用力會使工作臺的摩擦增加，以此承受切削反作用力的點與承受驅動力的點通常是分離的。如圖所示，在承受大的切削反作用力的瞬間，滑塊表面的負載也增加。當計算切削期間的轉矩時，由于這一載荷而引起的摩擦轉矩的增加應給予考慮?！　?/p>

(d)摩擦轉矩受進給速率的影響很大，必須研究測量因速度工作臺支撐物(滑塊，滾珠，壓力)，滑塊表面材料及潤滑條件的改變而引起的摩擦的變化。已得出正確的數值?！　?/p>

(e)通常，即使在同一臺的機械上，隨調整條件，周圍溫度，或潤滑條件等因素而變化。當計算負載轉矩時，請盡量借助測量同種機械上而積累的參數，來得到正確的數據。

2.負載慣量的計算

由電機驅動的所有運動部件，無論旋轉運動的部件，還是直線運動的部件，都成為電機的負載慣量。電機軸上的負載總慣量可以通過計算各個被驅動的部件的慣量，并按一定的規律將其相加得到?！　?/p>

1)圓柱體慣量 如滾珠絲杠，齒輪等圍繞其中心軸旋轉時的慣量可按下面公式計算:　　 J=(πγ/32)*D4L(kg cm2)　　 如機構為鋼材，則可按下面公式計算:　　 J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2)　　 式中: γ材料的密度(kg/cm2)　　 D圓柱體的直經(cm)　　 L圓柱體的長度(cm)　　

2)軸向移動物體的慣量工件，工作臺等軸向移動物體的慣量，可由下面公式得出:　　 J=W*(L/2π)2 (kg cm2)　　 式中: W直線移動物體的重量(kg)　　 L電機每轉在直線方向移動的距離(cm)　　

3)圓柱體圍繞中心運動時的慣量如圖所示:　　圓柱體圍繞中心運動時的慣量　　屬于這種情況的例子:如大直經的齒輪，為了減少慣量，往往在圓盤上挖出分布均勻的孔這時的慣量可以這樣計算:　　 J=Jo+W*R2(kg cm2)　　 式中:Jo為圓柱體圍繞其中心線旋轉時的慣量(kgcm2)　　 W圓柱體的重量(kg)　　 R旋轉半徑(cm)　　

4)相對電機軸機械變速的慣量計算將上圖所示的負載慣量Jo折算到電機軸上的計算方法如下:　　 J=(N1/N2)2Jo　　 式中:N1 N2為齒輪的齒數

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