XML Not Validate().【图文】伺服电机功率计算选型_百度文库
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伺服电机功率计算选型
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&&文​章​主​要​介​绍​了​在​实​际​应​用​中​对​于​需​要​选​多​大​功​率​的​伺​服​电​机​,​用​一​个​实​例​的​计​算​过​程​和​计​算​公​式​给​大​家​参​考​。
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传动论坛教你如何选择伺服电机
伺服电机有直流、交流之分，一般来说选择合适的伺服电机要根据机器的负载大小和速度来选
一、进给驱动伺服电机的选择　　
1.原则上应该根据负载条件来选择伺服电机。在电机轴上所有的负载有两种，即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算，其值应满足下列条件:　　1)当机床作空载运行时，在整个速度范围内，加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围内，即应在转矩速度特性曲线的连续工作区。　　2)最大负载转矩，加载周期以及过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内。　　3)电机在加速/减速过程中的转矩应在加减速区(或间断工作区)之内。　　4)对要求频繁起，制动以及周期性变化的负载，必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小于电机的连续额定转矩。　　5)加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常，当负载小于电机转子惯量时，上述影响不大。但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时，会使灵敏度和响应时间受到很大的影响。甚至会使伺服放大器不能在正常调节范围内工作。所以对这类惯量应避免使用。
推荐对伺服电机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:
&&&&&& Jl&5&Jm
1、负载转矩的计算
负载转矩的计算方法加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式，因机械而异。但不论何种机械，都应计算出折算到电机轴上的负载转矩。
通常，折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算:　　
Tl=(F*L/2&&)+T0　　
式中:Tl折算到电机轴上的负载转矩(N.M)；　　
F：轴向移动工作台时所需要的力；　　
L：电机轴每转的机械位移量(M)；
To：滚珠丝杠螺母，轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(N.M)；
Μ：驱动系统的效率
F：取决于工作台的重量，摩擦系数，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡块(用在垂直轴)。
无切削时: F=&*(W+fg)，切削时: F=Fc+&*(W+fg+Fcf)。
W：滑块的重量(工作台与工件)Kg；　　
Μ：摩擦系数；　　
Fc：切削力的反作用力；　　
Fg：用镶条固紧力；　　
Fcf：由于切削力靠在滑块表面作用在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨的正向压力。　　 计算转矩时下列几点应特别注意：　　
(a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分地考虑。通常，仅仅从滑块的重量和摩擦系数来计算的转矩很小的。请特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差所产生的力矩。　　
(b)由于轴承，螺母的预加载，以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转矩均不能忽略。尤其是小型轻重量的设备。这样的转矩回应影响整个转矩。所以要特别注意。　　
(c)切削力的反作用力会使工作台的摩擦增加，以此承受切削反作用力的点与承受驱动力的点通常是分离的。如图所示，在承受大的切削反作用力的瞬间，滑块表面的负载也增加。当计算切削期间的转矩时，由于这一载荷而引起的摩擦转矩的增加应给予考虑。　　
(d)摩擦转矩受进给速率的影响很大，必须研究测量因速度工作台支撑物(滑块，滚珠，压力)，滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化。已得出正确的数值。　　
(e)通常，即使在同一台的机械上，随调整条件，周围温度，或润滑条件等因素而变化。当计算负载转矩时，请尽量借助测量同种机械上而积累的参数，来得到正确的数据。　　
2.负载惯量的计算。
由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量。电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到。　　
1)圆柱体惯量 如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算:　　 J=(&&/32)*D4L(kg cm2)　　 如机构为钢材，则可按下面公式计算:　　 J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2)　　 式中: &材料的密度(kg/cm2)　　 D圆柱体的直经(cm)　　 L圆柱体的长度(cm)　　
2)轴向移动物体的惯量工件，工作台等轴向移动物体的惯量，可由下面公式得出:　　 J=W*(L/2&)2 (kg cm2)　　 式中: W直线移动物体的重量(kg)　　 L电机每转在直线方向移动的距离(cm)　　
3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示:　　圆柱体围绕中心运动时的惯量　　属于这种情况的例子:如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算:　　 J=Jo+W*R2(kg cm2)　　 式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量(kgcm2)　　 W圆柱体的重量(kg)　　 R旋转半径(cm)　　
4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下:　　 J=(N1/N2)2Jo　　 式中:N1 N2为齿轮的齿数　　
3.电机加速或减速时的转矩 　　
电机加速或减速时的转矩　　
1)按线性加减速时加速转矩计算如下:　　 Ta=(2&Vm/60*104) *1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。ta)　　 Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta)　　 Ta加速转矩(N.M)　　 Vm快速移动时的电机转速(r/min)　　 Ta加速时间(sec)　　 Jm电机惯量(N.m.s2)　　 JL负载惯量(N.m.s2) 　　 Vr加速转矩开始减少的点　　 Ks伺服系统位置环增益(sec-1)
电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线　　此时，速度为零的转矩To可由下面公式给出:　　 To==(2&Vm/60*104) *1/te(Jm+JL) 　　 Te指数曲线加减速时间常数　　
2)当输入阶段性速度指令时。　　 这时的加速转矩Ta相当于To，可由下面公式求得(ts=ks)，　　 Ta==(2&Vm/60*104)*1/ts(Jm+JL)。　　
3.工作机械频繁启动，制动时所需转矩。
当工作机械作频繁启动，制动时，必须检查电机是否过热，为此需计算在一个周期内电机转矩的均方根值，并且应使此均方根值小于电机的连续转矩。
电机的均方根值:　　
Trms=&[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T周　　
式中: Ta加速转矩(N.M)　　 Tf摩擦转矩(N.M)　　 To在停止期间的转矩(N。M)　　t1t2t3t周 所知的时间。　　 t1t2t3t周 所知的时间示意图　　
4.负载周期性变化的转矩计算
也需要计算出一个周期中的转矩均方根值Trms。且该值小于额定转矩。这样电机才不会过热，正常工作。
负载惯量与电机的响应和快速移动ACC/DEC时间息息相关。带大惯量负载时，当速度指令变化时，电机需较长的时间才能到达这一速度，当二轴同步插补进行圆弧高速切削时大惯量的负载产生的误差会比小惯量的大一些。　　
通常，当负载惯量小于电机惯量时上述提及的问题一般不会发生。如果高于5倍马达转子惯量，一般伺服会出现不良反应，像高速激光切割机床，在设计时就要考虑负载惯量低于电机转子惯量。
全部评论发表于： 22:47:41&&1楼记得qq群里见到过一个计算伺服用什么功率的软件。。发表于： 07:20:47&&2楼引用 一枝梅 的回复内容：记得qq群里见到过一个计算伺服用什么功率的软件。。发表于： 11:02:12&&3楼谢谢分享发表于： 16:49:38&&4楼引用 谙&心 的回复内容：谢谢分享发表于： 16:21:03&&5楼引用 一枝梅 的回复内容：记得qq群里见到过一个计算伺服用什么功率的软件。。那个软件论坛里好像有。发表于： 11:37:41&&6楼真的吗?太谢谢了！发表于： 15:28:45&&7楼谢谢分享发表于： 10:17:47&&8楼感谢分享~发表于： 14:27:36&&9楼谢谢分享！兆威机电自主研发、设计、生产有二十年经验，为客户提供减速电机方案设计及全方位服务，全系列精密减速齿轮箱标准品，直径6、8、10、12、16、20、22、28、32、38mm；行星就是减速电机中的精品，具有很高的技术含量，它拥有最新型技术要求制作，微型直流减速电机不但节省空间，可靠耐用，承受过载能力高等特点，而且还具有能耗低，性能优越、振动小，噪音低，节能高等特点。发表于： 23:40:31&&10楼PLC全套图纸软件程序技术转让整合的通讯功能，内建1组RS-232，2组RS-485通讯端口，均支持MODBUS主/从站模式；▲&DVP-ES2提供16/32/64&主机，满足各种应用▲&32ES2-C&内置1Mbps&CANopen通讯，结合新一代主机处理速度，以高抗干扰与省配线优势搭建现场设备。▲&程序容量：16k&steps数据寄存器：10k&words▲&高于同级PLC处理速度，LD：0.54μs，MOV：3.4μs▲&针对大程序容量，提供高效率处理能力，1k&steps可在1ms内处理完成▲&提供最高100kHz的脉冲控制，可搭配各种运动控制指令&(如遮蔽、对标、立即变更频率等)精确应用于各种多轴运动控制中▲&多达4重的PLC密码保护，保护使用者的知识产权&应用范围：圆织机、电梯控制、包装机、送料机、电容剪脚机（步进电机控制）、食品加工机、景观喷水池、纺纱机、卷线机（张力控制）、输送带（转速控制）------------------------------------------------------------------变频伺服步进工控产品研发生产技术方案提供商深圳市伊瑞软件技术有限公司Shenzhen&Erik&Software&Technology&Co.,&Ltd&扣扣：二五一二二六二四七一联系电话：高端1矢量3变频8技术2&伺服3&PLC&1步进3电梯7逆变4源码6转让4发表于： 10:22:01&&11楼谢谢！不多说发表于： 10:22:01&&12楼谢谢！不多说发表于： 13:59:07&&13楼很老的资料，最好编程excel表格。发表于： 23:01:32&&14楼安徽飞纯特种电缆有限公司（Anhui Feichun special cable Co., Ltd.）坐落在四大科教城市之一的安徽省合肥市，交通十分便利。离合肥火车站、高铁南站15分钟车程，离合肥新桥机场1个小时路程。公司始创于2006年，是一家专业研发和生产特殊场合使用电线电缆的厂家，注册资金1.68亿。&&公司注册商标：“飞纯”。公司主要产品有：高柔性拖链电缆、机器人电缆、电梯随行电缆、伺服系统专用电缆、起重机电缆、行车电缆、变频器电缆、编码器电缆、屏蔽电缆、耐化学药品功能电缆、低烟无卤环保线缆、风能电缆、光伏电缆、耐油耐腐分相综合护套电缆、耐寒电缆、耐高温电缆、超导电缆、燃气电缆、CE、UL电缆、RGB同轴电缆、军工电缆、JHS潜水机电缆、采掘机电缆、卷筒设备用电缆以及安防线缆。产品广泛应用于机器人、仪器仪表、工控自动化设备、机械电子设备、电梯、数控机床、医疗设备、环保水处理等。公司坚持市场化运作，产品定位高端，质量国际一流。公司拥有研发、生产、营销、质检、物流仓储等完整的管理体系。“飞纯”电缆立足于国内外市场，以一流的品质和服务为广大用户提供值得信赖的“飞纯”牌系列电线电缆产品。公司与上海电缆研究所、中国科学院合肥物质科学研究院、合肥工业大学等多家科研院所有着广泛的合作关系，使产品不断创新，及时满足市场需求。公司组建了遍及全国的销售服务网络，产品出口欧、美、东南亚、中东及非洲等三十多个国家和地区。&专业成就品质，科技引领未来。公司愿景是成为全球特殊场合使用高端电缆的领导者。公司本着“品质第一、客户至上、诚实守信、和谐发展”的经营理念，愿与海内外客商精诚合作，共赢发展。
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怎样满足伺服电机实际运行速度的要求的计算方法
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发表于： 14:05:08 楼主
怎样满足伺服电机实际运行速度的要求的计算方法&&已知：1）上位机发出脉冲能力为200Kp/S，200×1000/s，200×1000×60/min；2）电机额定转速为3000R/ min，3000/60s；3）伺服电机编码器分辨率是131072；4）丝杆螺距是10mm；&伺服电机的转速？&当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行：电机额定转速为3000r/ min，r/s;2) 伺服电机编码器分辨率是131072；3）电机额定转速时编码器输出检测反馈脉冲频率是131072×50r/s;；4）上位机发出脉冲能力时发出的脉冲频率=200×1000/s；5）当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，这时的电子齿轮比：电子齿轮比=反馈脉冲频率/上位机满额发出脉冲频率=（131072×50r/s）/ 200×1000/s=000=3.2768&2、如果电子齿轮比是1：1）上位机发出的1个脉冲=编码器输出检测反馈的1个脉冲：2）上位机发出脉冲能力时发出的脉冲频率=200×1000/s；3）伺服电机的转速是=200×1000/s×60/.55 r/min&3、如果丝杆螺距是10mm，1）要求上位机每发一个指令脉冲，工件移动0.001mm，即指令脉冲当量为0.001mm，也可以说指令脉冲单位为0.001mm：2）如果伺服转一周，丝杆转一周，减速比是1；3）丝杆转一周，上位机应该发出的指令脉冲为10mm/0.001mm=10000（个）；4）伺服转一周，编码器检测反馈脉冲为131072（个）；5）电子齿轮比=编码器检测反馈脉冲/上位机发出的指令脉冲=00=13.7012；&&& 1、从以上计算，现在我们知道：1）当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，电子齿轮比=反馈脉冲频率/上位机满额发出脉冲频率=3.2768 2）如果电子齿轮比是1：伺服电机的转速是==91.55 r/min3）丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm，电子齿轮比=编码器检测反馈脉冲/上位机发出的指令脉冲=13.7012；&2、现在我们还想知道，丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm，加工时电机额定速度运行时的电子齿轮比？&3、丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm，加工时电机额定速度运行时的电子齿轮比？1）丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm，电子齿轮比=编码器检测反馈脉冲/上位机发出的指令脉冲=13.7012； 2）当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，电子齿轮比=反馈脉冲频率/上位机满额发出脉冲频率=3.27683）只有1）、2）的电子齿轮比相等时，才可以保证当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm； 4）如果我们让上位机，不工作在额定状态，只工作在1/（13.7012/3.2768)额定频率上，而电机工作在额定转速下，这时的电子齿轮比是电子齿轮比=反馈脉冲频率/【上位机满额发出脉冲频率×1/（13.7012/3.2768)】&&&&&&&&&&&&&&&& =3.2768×（13.7012/3.2768）&&&&&&&&&&&&&&&& =13.70125）这样，我们得出：a、让上位机，不工作在额定状态，只工作在1/（13.7012/3.2768)额定频率上；b、而电机工作在额定转速下；c、丝杆螺距是10mm（减速比等于），指令脉冲当量为0.001mm；d、电子齿轮比是=13.7012&4、伺服电机的转速是=200×1000/s×60/.55 r/min，怎么能使&131072缩小到131072/（）；3）伺服电机的转速=200×1000/s×60/【131072/（）】&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& =（200×1000/s×60/131072）×（）&&&&&&&&&&&&&&&&=3000r/min；4）我们只要将编码器的解析度&131072缩小到131072/（）：&&&&& 编码器的解析度 = 131072/（） ≈ 分频 = 4096 ；5）电子齿轮比=1时，编码器的解析度是4096时，电机的转速为额定转速3000转/分！&&5、我主楼计算的三种数字(、电机额定转速运行时的电子齿轮比？、如果电子齿轮比是伺服电机的转速？、生产时，设定指令脉冲当量，确定电子齿轮比？)是有关电子齿轮比的三中应用：、如果电子齿轮比是伺服电机的转速？”，指明要提高电机运行速度的方法，就是对编码器的解析度分频；、电机额定转速运行时的电子齿轮比？”，要伺服以额定转速，按指令脉冲当量运行，指明了如何调整确定上位机的发出的指令脉冲频率及电子齿轮比；、生产时，设定指令脉冲当量，确定电子齿轮比？”是所有计算的基础；&&
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加TA为好友 发表于： 23:06:06 1楼
赞一个，学习学习学习！
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加TA为好友 发表于： 09:59:21 2楼
伺服电机的转速=200×1000/s×60/.55 r/min；2、他告诉我们，上位机以额定频率发脉冲工作时，伺服电机的转速很低，远远偏离额定转速； 3、这时我们对编码器的输出反馈脉冲分频，由分频 = 4096 ；4、这时我们重新计算一下： 主楼的3、如果丝杆螺距是10mm：1）要求上位机每发一个指令脉冲，工件移动0.001mm，即指令脉冲当量为0.001mm，也可以说指令脉冲单位为0.001mm：2）如果伺服转一周，丝杆转一周，减速比是1；3）丝杆转一周，上位机应该发出的指令脉冲为10mm/0.001mm=10000（个）；4）伺服转一周，编码器检测反馈脉冲为4096（个）；5）电子齿轮比=编码器检测反馈脉冲/上位机发出的指令脉冲==0.4096；
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加TA为好友 发表于： 10:00:10 3楼
5、这时我们重新计算一下：
主楼的当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行：电机额定转速为3000r/ min，r/s;2) 伺服电机编码器分辨率是4096；3）电机额定转速时编码器输出检测反馈脉冲频率是4096×50r/s;；4）上位机发出脉冲能力时发出的脉冲频率=200×1000/s；5）当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，这时的电子齿轮比：电子齿轮比=反馈脉冲频率/上位机满额发出脉冲频率=（4096×50r/s）/ 200×1000/s=000=1.024
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加TA为好友 发表于： 10:00:59 4楼
6、这时我们重新计算一下：
8楼 7、丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm，加工时电机额定速度运行时的电子齿轮比？1）丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm，电子齿轮比=编码器检测反馈脉冲/上位机发出的指令脉冲=1.024； 2）当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，电子齿轮比=反馈脉冲频率/上位机满额发出脉冲频率=0.4096；3）只有1）、2）的电子齿轮比相等时，才可以保证当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，丝杆螺距是10mm，指令脉冲当量为0.001mm； 4）如果我们让上位机，不工作在额定状态，只工作在1/（0.4096/1.024)额定频率上，而电机工作在额定转速下，这时的电子齿轮比是电子齿轮比=反馈脉冲频率/【上位机满额发出脉冲频率×1/（0.)】&&&&&&&&&&&&&&&& =0.4096×（1.024/0.4096）&&&&&&&&&&&&&&&& =1.024&5）这样，我们得出：a、让上位机，不工作在额定状态，只工作在1/（1.024/0.4096 )&≈ 0.4& 额定频率上；b、而电机工作在额定转速下；c、丝杆螺距是10mm（减速比等于1），指令脉冲当量为0.001mm；d、电子齿轮比是=1.024
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加TA为好友 发表于： 10:01:32 5楼
7、通过以上计算，我们发现：1）将编码器的解析度由131072分频为4096后，电子齿轮比=1时，电机的运行速度提高到额定速度；2）而上位机的额定频率由200Kp/S，偏高，如果下降到100Kp/S，则工作频率为额定的0.8时，指令脉冲单位为0.001，电机额定转速运行；
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加TA为好友 发表于： 10:02:05 6楼
3）这时工件的平移速度是，指令脉冲单位0.001mm×80×1000/s=80mm/s；4）如果用5:1的减速机，指令脉冲单位减小到0.0002mm，这时工件的平移速度是，指令脉冲单位0.0002mm×80×1000/s=16mm/s；
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加TA为好友 发表于： 15:43:32 7楼
怎么确定单位脉冲数啦就是转一圈总脉冲除螺距吗
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加TA为好友 发表于： 13:37:19 8楼
引用 chensiyuan126qq 的回复内容：怎么确定单位脉冲数啦就是转一圈总脉冲除螺距吗周指令脉冲数 = 螺距/（减速比×脉冲当量）
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加TA为好友 发表于： 11:28:38 9楼
佩服，好好学习学习！
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