2)加速运动状态下电机所需要的加速扭矩计算公式:
(1)转动惯量计算公式:
滚珠丝杠转动惯量计算公式:
式中:
Js一滚珠丝杠转动惯量,kg*m^2或kg*cm^2或kg*m*s^2;
m一滚珠丝杠质量,kg;
r一滚珠丝杠半径,mm;
W一丝杠重量,kg;
L一丝杠长度,mm;
ρ一丝杠材料的质量密度,g/cm^3;
g一重力加速度,9.8m/s^2。
注:计算时注意单位转换。
两个实用单位换算公式:
(注:1kgf(千克力*米)=9.8N*m,kgf是非法定计量单位,不推荐使用。)
(2)工作台与工件的转动惯量计算公式:
(传递的惯量JT=mr^2)
式中:
JT一工作台与工件的转动惯量,kg*m^2;
m一工作台和工件的总质量,kg;
PB一丝杠的导程,mm。
注:计算时注意单位换算。
(3)负载转动惯量折算到电机输出轴上的总惯量计算公式:
式中:
JL一折算到驱动电机上的总转动惯量,kg*m^2;
Js一丝杠的转动惯量,kg*m^2;
JT一工作台与工件的转动惯量,kg*m^2;
i一电机至丝杠的减速比。
(4)电机工作时的最高转速计算公式:
式中:
nmax一电机工作时的最高转速,r/min;
Vmax一最高运行速度,m/s;
PB一丝杠导程,mm。
(注:丝杠速度计算公式:v=n*PB)
(5)旋转运动角加速度计算公式:
式中:
ε一角加速度,rad/s^2;
nmax一电机工作时的最高转速,r/min;
t1一加速时间,s。
注:
式中:
ωm一最终速率;
ω0一最初速率;
a一角加速度;
注:注意单位统一。
附:旋转与直线运动的联系公式:
1r(公转)=2π(弧度rad)=360°(角位移);
1rad=360°/(2π)=57.3°;
1°=2π/360°=0.01745rad;
1rad=0.16r;
1°=0.003r。
线速度与角速度之间的换算公式:
式中:
V一线速度,单位一般为mm/s
ω一角速度,单位一般为rad/s;
注:实际应用中,旋转速度的单位大多表示为r/min(每分钟多少转),所以要将rad/s转换为r/min,我们只需要将rad/s乘以60/(2π)即可。(1rad=1/(2π)r).
由角速度表示的转速公式:
式中:
n一转速,r/min;
ω一角速度,rad/s。
注:线速度=切线速度=圆周速度。
(7)电机所需加速扭矩计算公式:
式中:
Ta一加速扭矩,N*m;
Jm一电机转子的转动惯量,kg*m^2,(其数值查产品样册);
ε一角加速度,rad/s^2。
(8)电机最大驱动扭矩计算公式:
注:电机所需的最大驱动扭矩为加速运行时的驱动扭矩。
式中:
Tk一电机所需的最大驱动扭矩,N*m;
TL一匀速运行时电机所需的驱动扭矩,N*m;
Ta一加速扭矩,N*m;
(9)减速运动时电机所需的扭矩计算公式:
式中:
Tg一减速运动状态下所需的扭矩,N*m;
TL一匀速运动状态下电机所需的扭矩,N*m;
Ta一加速运动状态下电机所需的扭矩,N*m。
(10)电机所需驱动扭矩的有效值计算公式:
式中:
Trms一电机所需驱动扭矩的有效值Trms,N*m;
ti一各运行阶段对应的时间,(加速、匀速、减速、停止),s;
Tk一加速运动状态下电机所需的扭矩,N*m;
Tt一匀速运动状态下电机所需的扭矩,N*m;
Tg一减速运动状态下电机所需的扭矩,N*m;
Ts一停止状态下电机所需的扭矩,N*m。
注:
伺服电机参数选择必须满足的条件:
(1)伺服电机的瞬时最大输出扭矩大于最大负载扭矩;
(2)伺服电机额定输出扭矩大于电机所需驱动扭矩的有效值;
(3)伺服电机的转子惯量大于折算到电机上的总转动惯量的1/10。