步进电机计算与选型实用计算.doc

步进电机的计算与选型
对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤:
根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量;
计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩；
取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据;
根据运行矩频特性、起动惯频特性等,对初选的步进电动机进行校核。
步进电动机转轴上的总转动惯量的计算
加在步进电动机转轴上的总转动惯量是进给伺服系统的主要参数之一,它对选择电动机具有重要意义。主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等.
步进电动机转轴上的等效负载转矩的计算
步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况:一种情况是快速空载起动（工作负载为0)，另一种情况是承受最大工作负载。
(1)快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩
　 　 　 　　 （4-８）
式中 ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩,单位为N·m;
--移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩,单位Ｎ·m；
　 —-滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N·m。
具体计算过程如下：
快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：
　 　 　 　（4-9)
式中 　　——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为;
——电动机转轴的角加速度,单位为；
——电动机的转速，单位ｒ／ｍｉｎ；
　 —-电动机加速所用时间，单位为s，～1s之间选取。
移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：
　 　 　 　　 (4—10）
式中 　——导轨的摩擦力，单位为N;
——滚珠丝杠导程，单位为m;
　-—传动链总效率,一般取；
—-总的传动比,，其中为电动机转速，为丝杠的转速.
其中式(４—10)中的导轨的摩擦力为：
　 　 　　 　(4-11)
式中 　 —-导轨的摩擦因素（滑动导轨取0。１5～０。18,～）；
--垂直方向的工作负载，车削时为，立铣时为，单位为N,空载时;
——运动部件的总重力,单位为Ｎ;
滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩：
　　 　 　　 　　(4－12)
式中 ——滚珠丝杠的预紧力，一般取滚珠丝杠工作载荷的１/3,单位为N；
-—滚珠丝杠未预紧时的传动效率，一般取.
由于滚珠丝杠副的传动效率很高，所以由式（4—12)算出的值很小，在式(4—８）中与和比起来，通常可以忽略不计。
最大工作负载状态下电动机所承受的负载转矩
　 　 　 　 （4-13)
式中 和分别按式(4—1０）和式（４—12）进行计算。而折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩由下式计算：
　 　 　 　 　　 　(4-1４)
式中ﻩ--进给方向最大工作载荷，单位为N;
经过上述计算后，可知加在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩应为：ﻩ