电机扭矩计算之重物升降具体过程

georgemcu

由于最近正好给自己做一款连杆相关计算的小软件，看到这题目正好拿来练手，以便完善我的工具。
xiaobing86203的问题引用：
http://www.cmiw.cn/thread-481677-1-1.html

现有的电机负载转矩计算方法，其中垂直直线运动轴的计算都是依附在滚珠丝杆上面，即使负载的产品很重，因为有丝杆在也能抵消一些重力；若没有丝杆，重物垂直升降，那电机扭矩该如何计算？

       最近在设计振动试验设备，在做原理方案时，重物要直接升降运动，因之前的设计都是有丝杆做为介质，这次没了丝杆反而不知道如何计算了？哪位大神给支个招~

（PS:我这边初步做了下分析，结果要升降这个重物的扭矩要370牛米，算出来这么大的力把我吓一跳，感觉太不准了）


由于本来是想通过回复的方式，但是回帖没办法直接插入图片，请允许我领外立一个主题，顺变增加一下我的主题数。

由于不知道更多的信息，我将做一些假设。
1.假设电机匀速运动，速度为10rad/s
2.忽略摩擦
3.零件尺寸通过临摹图片获得，由于是二维图，零件厚度我们假设为20mm，材料均为304。


通过建模获取相关零件参数，统计如下。
1.转盘半径150mm，厚度20mm，质量11.31kg,转动惯量127234.502kg.mm^2(质心)

2.中间连杆长度300mm（孔中心距260mm），厚度20mm，质量2.343kg，转动惯量17542.737kg.mm^2(质心)

3.平台 质量281.844kg
大致的输入数据已经齐了，打开我的小工具，并建立模型并输入相关数据。

得到数据，导入EXCEL(主要是便于观察数据)

大致计算已经完成。
系统转动惯量与具体的运动方式无关，但是转矩与你电机运动的运动规律确切相关，以上得到的转矩为假设以10rad/s匀速运动而需要的扭矩。
不同的运动规律需要的转矩是不一样的，另外系统等效惯量与需要的扭矩为驱动盘位置的函数，具体可见以上曲线图。
以前计算过程，如果与各位大神计算的有出入，望请指导。谢谢！

未来第一站

期待楼主的小工具！

陈小困

SW motion   做

禾木工匠

楼主厉害了，问下横坐标是角度吧？大概是转一圈的数据？

georgemcu

禾木工匠 发表于 2017-3-19 17:34
楼主厉害了，问下横坐标是角度吧？大概是转一圈的数据？

是的，逆时针旋转一周
PS，原来回复也是可以上传图片的，哈哈！
点评不能！

xue428032

期待楼主的小软件

子子61961

感谢楼主专业精湛的对应。
感觉，匀速转动时转矩，与其相比，启动加速或减速时需要的转矩更大。

georgemcu

子子61961 发表于 2017-3-19 21:03
感谢楼主专业精湛的对应。
感觉，匀速转动时转矩，与其相比，启动加速或减速时需要的转矩更大。

那是肯定的！
这是问什么在伺服电机选型计算里面有1/3法则的原因，那也只是个大概！
实际运用中我们的加速时间很短，加速度就很大，大概可以这样看T=J*alpha ,等效惯量是哪个位置函数，再乘以一个很大的加速度，那么需要转矩就更加大了。

子子61961

georgemcu 发表于 2017-3-19 22:14
那是肯定的！
这是问什么在伺服电机选型计算里面有1/3法则的原因，那也只是个大概！
实际运用中我们的 ...

谢谢回复。印象中加速时一般很少会做匀加速运动，比如做单弦运动，然后求其中的加速度最大值。

georgemcu

子子61961 发表于 2017-3-19 21:21
谢谢回复。印象中加速时一般很少会做匀加速运动，比如做单弦运动，然后求其中的加速度最大值。

可以选择加速方式，甚至可以让伺服电机按你规定的运动规律来走，都可以的。
具体做电机选型计算的时候，可以使用粗略的方式来计算。
T=J系统等效惯量*最大加速度
这个是为什么我把系统等效惯量也列了出来，便于楼主使用，而匀速运动是我假设的，实际用不到的，只是让大家有个感觉，这个转矩不是恒定的是转盘位置的一个函数。
问题的题主，到是可以使用我第一张图，也就是系统等效惯量。有了系统等效惯量的最大值后乘以最大的加速度，就可以粗略的求得需要的最大扭矩了。
如果是伺服选型的时候需要有一个惯量匹配的问题。