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數(shù)控火焰切割機(jī)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速計算方法

發(fā)布日期:2012-09-28 18:19:54

數(shù)控火焰切割機(jī)的步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以用頻率來控制,選擇功率步進(jìn)電機(jī)時,應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動頻率,使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量,使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動的需要。步進(jìn)電機(jī)的運行頻率跟轉(zhuǎn)速成正比,可以通過計算公式,計算出步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速=頻率*60/200*x其中:步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以用頻率來控制,步進(jìn)電機(jī)的運行頻率跟轉(zhuǎn)速成正比,可以通過計算公式,計算出步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
     選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計算:

(1)計算齒輪的減速比
 
根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量,齒輪減速比i計算如下:
 
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1)
式中φ ---步進(jìn)電機(jī)的步距角(o/脈沖)
S ---絲桿螺距(mm)
Δ---(mm/脈沖)
 
(2)計算工作臺,絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量Jt。
 
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2] (1-2)
式中Jt ---折算至電機(jī)軸上的慣量(Kg.cm.s2)
J1、J2 ---齒輪慣量(Kg.cm.s2)
Js ----絲桿慣量(Kg.cm.s2) W---工作臺重量(N)
S ---絲桿螺距(cm)
 
(3)計算電機(jī)輸出的總力矩M
 
M=Ma+Mf+Mt (1-3)
 
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)
 
式中Ma ---電機(jī)啟動加速力矩(N.m)
Jm、Jt---電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量(Kg.cm.s2)
n---電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速(r/min)
T---電機(jī)升速時間(s)
 
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)
Mf---導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩(N.m)
u---摩擦系數(shù)
η---傳遞效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)
Mt---切削力折算至電機(jī)力矩(N.m)
Pt---最大切削力(N)
 
(4)負(fù)載起動頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系,其估算公式為
 
fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7)
 
式中fq---帶載起動頻率(Hz)
fq0---空載起動頻率
Ml---起動頻率下由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩(N.m)
若負(fù)載參數(shù)無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進(jìn)行估算.
 
(5)運行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降,因此在最高頻率 時,由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動負(fù)載,并留有足夠的余量。
 
(6)負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。負(fù)載力矩可按式(1-5)和式(1-6)計算,電機(jī)在最大進(jìn)給速度時,由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于Mf與Mt之和,并留有余量。一般來說,Mf與Mt之和應(yīng)小于(0.2 ~0.4)Mmax.
 
步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)是運動控制系統(tǒng)中最常用的兩種執(zhí)行電動機(jī)。在電機(jī)選型過程中,必須首先計算出負(fù)載通過機(jī)械傳動系統(tǒng)對電機(jī)軸的折算扭矩(T折),下面就幾中常見的機(jī)械傳動方式介紹折算扭矩(T折)的計算過程。
 
a. 重物提升
T折= (m×g×D) /(2×i) [N.m]
 
b. 絲杠螺母傳動
T折= 1/I((F×t)/(2×π ×η)+Tb) [N.m] F=F0+μmg [N]
 
c. 同步帶或齒輪齒條傳動
T折=(F×D)/( 2×i ×η) [N.m] F=F0+μmg [N]
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