2.选择电动机时的必要计算
在伺服电机选型计算当中其主要数据包括:负载/ 电机惯量比,加减速力矩, 切削负载转矩,连续过载时间等几方面的内容,本节内容便为大家简述了以上重要数据的计算方式。
2.1 负载/ 电机惯量比
正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提,此点在要求高速高精度的系统上表现尤为突出,伺服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系,若负载电机惯量比过大,伺服参数调整越趋边缘化,也越难调整,振动抑制能力也越差,所以控制易变得不稳定;在没有自适应调整的情况下,伺服系统的默认参数在1~3 倍负载电机惯量比下,系统会达到最佳工作状态,这样,就有了负载电机惯量比的问题,也就是我们一般所说的惯量匹配,如果电机惯量和负载惯量不匹配,就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较大的冲击;下面分析惯量匹配问题。 TM - TL = ( JM + JL ) α (1) 式中,TM———电机所产生的转矩;
TL———负载转矩;
JM———电机转子的转动惯量; JL———负载的总转动惯量; α ———角加速度。
2.2 加减速力矩
伺服电机除连续运转区域外,还有短时间内的运转特性如电机加减速,用最大转矩表示;即使容量相同,最大转矩也会因各电机而有所不同。最大转矩影响驱动电机的加减速时间常数[7],使用公式(3),估算线性加减速时间常数ta,根据该公式确定所需的电机最大转矩,选定电机容量。 ta = ( JL + JM ) n95.5×(0.8Tmax - TL )(3)
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式中,n ———电机设定速度,r/min;
JL———电机轴换算负载惯量,kg·cm2; JM———电机惯量,kg·cm2; Tmax———电机最大转矩,N·m;
TL———电机轴换算负载(摩擦、非平衡)转矩,N·m。
2.3 切削负载转矩
在正常工作状态下,切削负载转矩 不超过电机额定转矩 的80%。连续特性(连续实效负载转矩)对要求频繁起动、制动的数控机床,为避免电机过热,必须检查它在一个周期内电机转矩的均方根值,并使它小于电机连续额定转矩,其具体计算可参考其它文献。在选择的过程中依次计算此五要素来确定电机型号,如果其中一个条件不满足则应采取适当的措施,如变更电机系列或提高电机容量等
2.4 连续过载时间
连续过载时间应限制在电机规定时问之内。但是, Tc若小于了Tms则勿需对此项进行检验。
Tlam≤ TMon,
式中TLam ——连续过载时间,min
TMON ——电机规定过载时问,min
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3 VMC 750立式加工中心伺服电机的选择
选择电机时的计算条件 叙述VMC750立式加工中心伺服轴(见图3-1-1)的电机选择步骤。
图3-1-1 水平运动伺服轴
例:工作台和工件的 W :运动部件(工作台及工件)的重量(kgf)=600kgf
机械规格 μ :滚动导轨摩擦系数:0.01
π :驱动系统的效率:0.95 fg :夹具固定力:50kgf
Fc :由切削力产生的推进阻力:500kgf
Fcf :由切削力矩产生的工作台对滑动表面的压力:
25kgf
Z1/Z2:齿轮减速比:1:1
例:进给丝杠的(滚珠 Db :轴径=32 mm
丝杠)的规格 Lb :长度:900mm,单支承
P :螺距:12mm
例:电机轴的运行规格 快进速度:X、Y轴:30m/min;Z轴:24m/min
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