伺 服 负 载
负载扭矩计算(椐MANNESMANN REXR0TH)
1、 摩檫扭矩 T(F)=[T(FT)+T(FS)]*1/i
T(FT)为工作台摩檫扭矩 T(FS)为丝杠摩檫扭矩
i为传动比
T(FT)=m*g*u*h/2π*η
m为质量 u为摩檫系数 h为螺距 η为传动效率
2、 负荷扭矩
T(w)=m*g*sinα*h/2π*1/i*(100%-cb%)(Nm)
α为螺旋角 cb为反向平衡系数
3、 切削扭矩
T(C)=F(c)*g*h/2π*1/i (Nm)
F(c)为切削力
T(T)=T(F)+T(C)+T(W)[Nm]<T(电机)
4、 加速扭矩计算
T(Acc)=J(tol)*π*rpm/30*t(Acc)*(kg*m2*rev/sec*sec) Nm
其中t(Acc)为加速时间 rev=m/min/mm/rev=v(快速速度)/h(螺距)*I(rpm)
可以看出:加速转矩与转动惯量、到达速度、承重的平方成正比 ;与加速时间、丝杠螺距成反比。
反过来加速时间与转动惯量、到达速度、承重的平方成正比与加速转矩、丝杠螺距成反比。
5、负载惯量计算
J(T)=m*(h/2π)2kg m2 (工作台)
J(S)=dia4(SCREW)*1(S)*π*d/32(m4*m*Kg/m3)kgm2(丝杠)
J(PM)= dia4(P)*1(P)*π*d/32 (电机轮惯量)
J(PS)= dia4(PS)*1(PS)*π*d/32 (丝杠轮惯量)
J(tol)=J(sys)+J(M)
J(M)为电机惯量
J(sys)=〔J(T)+J(s)+J(ps)〕*1/i+J(pm)
J(T)为工作台惯量 J(s)为丝杠惯量
FANUC的计算方法
W 移动件的重量(工件和工作台 )
μ 摩擦系数
η 传动效率
Fg 切削垂直分力
Fc 切削水平分力
Fcf 切削扭矩引起的工作台与滑座间的反作用力
Z1/Z2 传动比
Db 丝杠直径
Lb丝杠长度
P螺距
Ta加速转矩
Vm电机快速速度
Ta加速时间
Jm电机惯量
JL负载惯量
Ks伺服位置环增益
1、 计算负载扭矩:Tm=F*L/2πη+Tf
Tm作用在电机轴上的扭矩
F工作台移动的轴向力
L每转移动的距离P*(Z1/Z2)
Tf摩檫转矩(作用在电机轴上的)
不切削时:F=μ(W+fg)
切削时:F=Fc+μ(W+fg+Fcf)
2、 计算负载惯量:
Jb=πγb*Db4*Lb/32*980 (kgf.cm.s2)
Jb为惯量(kgfcms2)
γb为比重(kgf/cm3)
Db为直径(cm)
Lb为长度(cm)
980(cm/S2)
重量沿直线移动物体的转动惯量
J=W/980*(L/2π)2 (kgf.cm.S2)
W为重量沿直线移动物体的重量(kgf)、
L电机每转移动的距离(cm)
带传动带轮的转动惯量
J=(Z1/Z2)2*J0 Z1电机轮、Z2丝杠轮、
J0为不带传动轮时物体本身的惯量
圆柱体的惯量 J=J0+MR2
J0物体本身的惯量;M物体的重量;R物体的旋转半径
负载惯量的限制:主要影响加/减速,一般不大于电机惯量3-5倍。
计算加速转矩
Ta=Vm*2π*1/ta*Jm*(1-e -ks.ta )+〔Vm*2π*1/ta*JL*(1-e - ks.ta)÷η
Vr=Vm*〔1-1/ta.ks(1-e -ks.ta )(以上为线性加/减速时)
Ta为加速转矩、Vm为电机快速转速、ta为加速时间、Jm为电机惯量、JL为负载惯量、Vr为加速惯量开始减少点、kS为伺服位置环增益、η为机械效率
———————————————————
(Ta+Tm)2*t1+Tm2*t2+(Ta-Tm)2*t1+T02*t3
计算转矩的均方根值√ t0
Ta为加速转矩、Tm工作转矩、T0为停止转矩
计算负载循环转矩(略)
计算循环负载的最大转矩 (略) ———
防止机械系统的共振 Wm=1/2π*√Km/JL (用光栅时小心)
Wm为共振频率、JL为反映到电机轴上的转矩、Km为机械系统的刚性
动力制动距离计算(惯性距离) =Vm*(t1+t2)+(Jm+J1)*(A*No+B*No)3*L
Vm为快速速度、t1为指令后的时间常数、t2接触器的时间常数、Jm为电机转动惯量、J1为负载转动惯量、No为快速时电机转速、L为电机转一转移动距离、A、B为与动力制动有关的计算常数
通过绘制特征曲线和数据表 用该表选电机
电机选用规划:
1、 安装方式:IMB5轴侧向安装;IMV1轴向上安装;IMV3轴向下安装,
2、 驱动轴运动:水平、垂直、旋转、倾斜、分度;运动体的重量;平衡;摩擦系数;
3、 丝杠:直径、螺距、长度、导轨及传动、传动比
4、 电机每转机床移动距离、最小输入增量、快速移动(mm/min、rpm)、进给速度、负载转动惯量(轴和轮系)、稳态扭矩、切削拖力、最大切削转矩、切削循环占空比、定位距离、定位时间、设定单位、定位频率、机床使用效率
5、 电机型号、反馈形式、是否带制动、是否要分离编码器、加减速时间(切削进给、快速进给)、是否具有前馈、控制位置环增益、动态制动距离
6、 电机:额定转速(rpm)、最高转速(rpm)、转动惯量(kgm2、kgfcms2)、额定保持扭矩(Nm、kgfcm)、连续(RMS有效值)保持电流(A)、扭矩常数(Nm/A、kgfcm/A)、反电势常数(V/1000rpm)、电枢电阻(Ω)、机械时间常数(s)、热时间常数(min)、重量;
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