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步进电机:步进电机力矩怎么计算?(附计算公式)

  步进电机选型很有讲究,要选择适合力矩的步进电机,先要计算机械系统的负载转矩,要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行;

  德科智控步进电机厂家为您整理了步进电机力矩详细的计算方法及力矩计算公式,希望对您理解和计算步进电机力矩有一定不帮助。

什么是步进电机力矩?

  转矩是指步进电机运转时从输出轴的平均力矩,俗称为步进电机的“转劲”。

  扭矩越大,步进电机输出的“劲”越大,输出轴转速的变化也越快;扭矩随步进电机转速的变化而不同,转速太高或太低,扭矩都不是最大,只在某个转速时或某个转速区间内才有最大扭矩,这个区间就是在标出最大扭矩时给出的转速或转速区间。最大扭矩一般出现在步进电机的中、低转速的范围,随着转速的提高,扭矩反而会下降。扭矩的单位是牛顿·米(N·m)或公斤·米(Kg·m)。

步进电机

步进电机力矩计算公式及方法:

一、计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量

    齿轮减速比i计算如下:

  i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角(o/脉冲)

  S ---丝杆螺距(mm)

  Δ---(mm/脉冲)

  丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt;

  Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2) (1-2)

  式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)

  J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)

  Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量(N)

  S ---丝杆螺距(cm)

二、计算电机输出的总力矩M

  M=Ma+Mf+Mt (1-3)

  Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)

  式中Ma ---电机启动加速力矩(N.m)

  Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)

  n---电机所需达到的转速(r/min)

  T---电机升速时间(s)

  Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)

  Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)

  u---摩擦系数

  η---传递效率

  Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)

  Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)

  Pt---最大切削力(N)

步进电机参数

三、估算负载起动频率估算公式:

  数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,计算公式为

  fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml]÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7)

  式中fq---带载起动频率(Hz)

  fq0---空载起动频率

  Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m)

  若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.

四、运行的最高频率与升速时间的计算:

  由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率 时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。

五、步进电机负载力矩计算公式:

  负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2 ~0.4)Mmax。

  步进电机选型工作是一项很专业的事,需要根据步进电机种类及力矩,功率等各方面综合考虑,德科智控步进电机专业团队时刻为您解答疑惑,欢迎咨询!

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