销售如何对伺服电机选型(附选型计算案例)

2018-08-12 23:01 技术知识

 

 
        说到伺服电机,有几个参数非常重要,扭矩,功率,转速,惯量。所以我们在选择伺服电机的时候,在确认我们需要的参数后你可以按照选型手册上一步一步的做就行了,因为每个品牌的伺服电机都有选型手册。如图,一下是Jarrett伺服电机选型表。
Jarrett伺服电机
       但是对于销售来说,选择伺服电机选择的时候,首先一个要考虑的就是扭矩和功率,一般应注意以下两点:
 
       1、如果电机功率选得过?。突岢鱿?ldquo;小马拉大车”现象,造成电机长期过载,使其绝缘因发热而损坏,甚至电机被烧毁。
 
       2、如果电机功率选得过大.就会出现“大马拉小车”现象,其输出机械功率不能得到充分利用,功率因数和效率都不高,不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。
 
        也就是说,电机功率既不能太大,也不能太小,要正确选择电机的功率,必须经过以下计算或比较:
 
        P=F*V/100<BR>(其中P是计算功率 ,单位是KW,F是所需拉力,单位是N,V是工作机线速度 m/s)
 
案例一
 
已知:圆盘质量M=50kg,圆盘直径D=500mm,圆盘最高转速60rpm,请选择伺服电机及减速机,构件示意图如下:
Jarrett伺服电机
计算圆盘转动惯量
 
JL= MD2/ 8 = 50 * 2500 / 8 = 15625kg.cm2
 
假设减速机减速比1:R,则折算到伺服电机轴上负载惯量为15625/ R2。
 
按照负载惯量18803,R>137,输出转速=3000/137=22rpm,不能满足要求。
 
如果选择500W电机,JM=8.17kg.cm2,则15625 / R2637,R>25,输出转速=2000/25=80rpm,满足要求。
 
这种传动方式阻力很小,忽略扭矩计算。
 
 
       此外.最常用的是采用类比法来选择电机的功率。所谓类比法,就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。具体做法是:了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机,然后选用相近功率的电机进行试车。试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。
 
        验证的方法是:使电机带动生产机械运转,用钳形电流表测量电机的工作电流,将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大,则表明所选电机的功率合适。如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70%左右.则表明电机的功率选得过大,应调换功率较小的电机。
 
案例二
 
        已知:负载重量M=50kg,同步带轮直径D=120mm,减速比R1=10,R2=2,负载与机台摩擦系数=0.6,负载最高运动速度30m/min,负载从静止加速到最高速度时间200ms,忽略各传送带轮重量,驱动这样的负载最少需要多大功率电机?构件示意图如下:
Jarrett伺服电机
1.计算折算到电机轴上的负载惯量
 
JL=M * D2 / 4 / R12 =50 * 144 / 4 / 100 =18kg.cm2
 
按照负载惯量
 
JM>6kg.cm2
 
2.计算电机驱动负载所需要的扭矩
 
克服摩擦力所需转矩Tf=M*g**(D/2)/ R2/R1
 
= 50 * 9.8 * 0.6 * 0.06 / 2 / 10
 
= 0.882N.m
 
加速时所需转矩Ta=M*a*(D/2)/R2/R1
 
=50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10
 
=0.375 N.m
 
伺服电机额定转矩>Tf ,最大扭矩>Tf +Ta
 
3.计算电机所需要转速
 
N= v/(πD)*R1
 
= 30 / (3.14 * 0.12) * 10
 
= 796 rpm
 
如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40%以上.则表明电机的功率选得过小,应调换功率较大的电机。<BR>实际上应该是考虑扭矩(转矩),电机功率和转矩计算公式。即 T = 9550P/n 
 
式中:P — 功率,kW;n — 电机的额定转速,r/min;T — 转矩,Nm。
 
直流伺服电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩,一般需要一个安全系数。
 
机械功率公式:P=T*N/97500
 
P:功率单位W;T:转矩,单位克/cm;N:转速,单位r/min。
 
 
案例三
 
已知:负载重量M=200kg,螺杆螺距PB=20mm,螺杆直径DB=50mm,螺杆重量MB=40kg,摩擦系数=0.2,机械效率η=0.9,负载移动速度V=30m/min,全程移动时间t=1.4s,加减速时间t1=t3=0.2s,静止时间t4=0.3s。请选择满足负载需求的最小功率伺服电机,构件图如下:
 
1.计算折算到电机轴上的负载惯量
 
重物折算到电机轴上的转动惯量JW=M*(PB/2π)2
 
=200*(2/6.28)2
 
=20.29kg.cm2
 
螺杆转动惯量JB=MB*DB2 /8
 
=40*25/8
 
=125kg.cm2
 
总负载惯量JL=JW+JB=145.29kg.cm2
 
2.计算电机转速
 
电机所需转速N=V/PB
 
=30/0.02
 
=1500rpm
 
3.计算电机驱动负载所需要的扭矩
 
克服摩擦力所需转矩Tf=M*g**PB/2π/η
 
=200*9.8*0.2*0.02/2π/0.9
 
=1.387N.m
 
重物加速时所需转矩TA1=M*a*PB/2π/η
 
=200*(30/60/0.2)*0.02/2π/0.9
 
=1.769N.m
 
螺杆加速时所需要转矩TA2=JB*α/ η=JB*(N*2π/60/t1)/η
 
=0.0125*(1500*6.28/60/0.2)/0.9
 
=10.903N.m
 
加速所需总转矩TA=TA1+TA2=12.672N.m
 
4. 选择伺服电机
 
伺服电机额定扭矩 T>Tf且T >Trms
 
伺服电机最大扭矩Tmax>Tf+TA
 
最后选定JSMH130-3002028NM电机。


 

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