o83848686o 发表于 2019-2-13 11:38:39

求助,步进电机选型


大佬们,想请教个步进电机选型的问题
如图结构:步进电机带同步轮,同步带带滑块上的负载横向移动,负载15kg,同步轮半径18mm
1s内走320mm,加减速都是0.5s,这个电机的力矩需要多大?还有这个惯量要怎么算?

如果步进电机参数如下

电机转子惯量1000g·cm^2


电机保持转矩3.5N·m
能按要求带的动吗?
若缺了条件还望指出。

o83848686o 发表于 2019-2-14 14:38:46

超级C 发表于 2019-2-14 14:20
拿走不谢

这一个表我也有,但算出来不明不白的,感觉差很多,不踏实啊

及上开 发表于 2019-2-13 15:43:41

扭矩:按负载加皮带带轮质量共20KG,效率0.9    所需转矩=20*9.8*0.018/2=1.764N.M
      1.764除以机械效率在乘安全系数1.5=2.94N.M<3.5N.M
    符合要求。
惯量:
    负载+2个滚轮=20*1.8平方/4+2*1.8平方/8=17.01 KG/CM平方
    惯量比17.01/1=17
   惯量比好像有点大了啊
有大佬指点吗

尘世天涯 发表于 2019-2-14 21:19:12

本帖最后由 尘世天涯 于 2019-2-16 00:12 编辑

按照楼主给出的信息,只能进行粗算,因为没有滑块重量,没有皮带轮自身惯量

先说粗算

根据我的理论,首先应该校核的就是惯量比,如果惯量比不合适,其他要求都符合也是没有用的

折算到电机侧的负载惯量 = 15*1.8*1.8 = 48.6 kg*cm2
根据楼主给出的信息,电机自身惯量为 1kg*cm2
惯量比为48.6,这个比例显然太大了点

其实当你看到同步带和伺服/步进电机搭配的时候,另外一个反应就是:减速机,屡试不爽,跟象棋里面的当头炮把马跳一样,照着做就好。因为基本没有其他选择。

既然是求助了两项,那我们不妨再把扭矩也计算一下

楼主交代了要在1秒之内走320mm,0.5秒加速,0.5秒减速。
从这个信息里面可以知道,最大速度为0.64m/s,加速度为1.28m/s2
因此加速扭矩就出来了:15*1.28 = 19.2 N,经过皮带轮转换后扭矩为19.2*0.18 = 3.456 N.m

由此可以看出来,增加减速机是势在必行的了。

另外一个楼主需要注意的点,就是转速了,如果你去查询步进电机的扭矩-转速曲线的话,就会发现,步进电机随着转速的增加,扭矩是迅速下降的。因此用保持扭矩来计算,本身就是非常不准确的了。


jiangsuwanhua 发表于 2019-2-13 16:32:29

坐等

超级C 发表于 2019-2-14 14:20:53

拿走不谢

丹枫911 发表于 2019-2-14 22:30:54

所有的回答都没有考虑摩擦系数,6楼相对的是最靠谱的

o83848686o 发表于 2019-2-14 23:46:36

尘世天涯 发表于 2019-2-14 21:19
按照楼主给出的信息,只能进行粗算,因为没有滑块重量,没有皮带轮自身惯量

先说粗算


加速扭矩为什么是加速度直接乘质量?这样子出来的不是力么?F=ma

超级C 发表于 2019-2-15 15:22:45

@尘世天涯 麻烦大神看看算的对不对。
另,如果计算没错的话,电机工作转速1300+,我记得步进电机一般工作转速在1000以下,这种情况怎么办?换伺服?

尘世天涯 发表于 2019-2-16 00:29:10

超级C 发表于 2019-2-15 15:22
@尘世天涯 麻烦大神看看算的对不对。
另,如果计算没错的话,电机工作转速1300+,我记得步进电机一般工作 ...

大侠既然问了,我就说几句

通常来说,如果是导向机构是导轨的话,摩擦力可以不做计算。即使是在精算里面,仍然可以忽略,因为即使是精算,也会有很多预估的值,或者无法验证的值,摩擦力在整个计算里面占的比重实在是太小,因此可以直接忽略。

另外要说明的是,扭矩的最大值一定是出在加速段上,如果是竖直轴,则出在向上的加速段上

根据皮带轮重量计算自身惯量的方式是错的,即使同样重量,同等直径的皮带轮也可以有很多种转动惯量,大侠给出的公式只适合均质分布的圆盘。

计算得到的转速对于电机来说是不是偏高,还要结合扭矩看,不能只看一个参数。只要电机在这个转速下仍能够提供加速扭矩,就算是合格的。

安全系数,我认为不可取。原因也很简单,所有的理论,包括厂家的选型软件里面都不会出现这个安全系数,因为不管设置多少,都没有理论依据,哪怕是经验值都没有。
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