電機(jī)的種類(lèi),按工作電源分類(lèi)分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī);按結(jié)構(gòu)及工作原理分類(lèi)可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。
一般來(lái)說(shuō),提供了驅(qū)動(dòng)的負(fù)載類(lèi)型、電機(jī)的額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速便可以將電機(jī)大致確定下來(lái)。但如果要最優(yōu)化地滿(mǎn)足負(fù)載要求,這些基本參數(shù)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。
還需要提供的參數(shù)包括:頻率,工作制,過(guò)載要求,絕緣等級(jí),防護(hù)等級(jí),轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,負(fù)載阻力矩曲線(xiàn),安裝方式,環(huán)境溫度,海拔高度,戶(hù)外要求等,根據(jù)具體情況提供。
3.1 確定動(dòng)作模式?? ?
參見(jiàn)2.1節(jié)
3.2 確定機(jī)械機(jī)構(gòu)
1、負(fù)荷及導(dǎo)向方式
圖3.1 負(fù)荷及導(dǎo)向方式? ??
m:總質(zhì)量(kg )—工件質(zhì)量、工作臺(tái)質(zhì)量等
W:總負(fù)荷載荷(N)—W=mg
F1:各種阻力(N)—加工阻力等
F:驅(qū)動(dòng)力(N)
r、r1、r2、h1、h2:負(fù)荷位置各尺寸
2、驅(qū)動(dòng)方式及尺寸參數(shù)
?? ?
3、驅(qū)動(dòng)軸連接方式
u驅(qū)動(dòng)基本模型
確定電機(jī)軸和驅(qū)動(dòng)軸的連接方式及減速機(jī)、傳動(dòng)要素的減速比。
M—電機(jī)???D—傳遞要素??L—負(fù)荷???R—減速機(jī)????C—聯(lián)軸器
u驅(qū)動(dòng)部分物理定義
圖3.2??典型驅(qū)動(dòng)部分的物理定義
I0—第0段轉(zhuǎn)動(dòng)慣量???????????????????(kg*m2)
I1—第1段轉(zhuǎn)動(dòng)慣量???????????????????(kg*m2)
R1—中間齒輪減速比(Z2/Z1)
R2—減速機(jī)減速比
Z1—中間齒輪減速部分輸入側(cè)齒數(shù)
Z2—中間齒輪減速部分輸出側(cè)齒數(shù)
3.3?確定電機(jī)基本規(guī)格?? ?
1、必要的電機(jī)轉(zhuǎn)速NM(r/min)
a)通過(guò)滾珠絲杠、梯形絲杠驅(qū)動(dòng)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
b)通過(guò)齒輪齒條、皮帶、鏈條、車(chē)輪驅(qū)動(dòng)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
c)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
NM:電機(jī)轉(zhuǎn)速
V:負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度
P:絲杠節(jié)距
R:減速比
d:負(fù)載旋轉(zhuǎn)直徑
N:負(fù)載轉(zhuǎn)速
2、必要的檢測(cè)傳感器的分析能力P---轉(zhuǎn)1圈的脈沖數(shù)
a)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
b)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
N:檢測(cè)傳感器的轉(zhuǎn)速
LP:定位精度(mm)
θP:定位精度(°)?? ?
3、步進(jìn)電機(jī)時(shí),NM、P外,還要計(jì)算以下項(xiàng)目
a)電機(jī)步進(jìn)角θM(°/step)---1個(gè)脈沖的回轉(zhuǎn)角度
b)脈沖速度f(wàn)(Hz)---1秒的脈沖數(shù)
c)最小進(jìn)給量LM(mm/step)---1個(gè)脈沖的進(jìn)給量
d)必要脈沖數(shù)A---移動(dòng)行程L所需的脈沖數(shù)
e)移動(dòng)行程L所需時(shí)間t
A:脈沖數(shù)
tA:加減速時(shí)間
3.4 計(jì)算驅(qū)動(dòng)力
1、負(fù)載驅(qū)動(dòng)力
u負(fù)載的一般受力情況?? ?
M—總質(zhì)量
G—重力加速度(9.8m/s2 )
f1、f2、f3、f4—負(fù)荷位置尺寸
μ—導(dǎo)向部位摩擦系數(shù)
F—驅(qū)動(dòng)力
F1—阻力、加工力等
3.5 計(jì)算電機(jī)軸換算負(fù)荷扭矩TL
參見(jiàn)2.3節(jié)
3.6 計(jì)算電機(jī)軸換算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量IL
參見(jiàn)1.3、2.4節(jié)
3.7 初選電機(jī)
電機(jī)輸出假設(shè)選定
從滿(mǎn)足第三項(xiàng)電機(jī)的基本規(guī)格中的電機(jī)中,假設(shè)選定滿(mǎn)足下列項(xiàng)目的電機(jī)輸出。
a)電機(jī)軸換算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量IL<K1×電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量IM
b)電機(jī)軸換算負(fù)荷扭矩TL×K2<電機(jī)使用轉(zhuǎn)速的額定扭矩TM?? ?
備注:步進(jìn)電機(jī)的TM為脫出扭矩
3.8 計(jì)算電機(jī)軸換算加減速扭矩TA
參見(jiàn)2.5節(jié)
計(jì)算加減速時(shí)間tA
TMO—電機(jī)瞬間最大扭矩
步進(jìn)電機(jī)加減速扭矩TA的計(jì)算
圖??步進(jìn)電機(jī)脈沖圖
TM—電機(jī)使用轉(zhuǎn)速脫出扭矩
IL—負(fù)載和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)換算到電機(jī)軸上的總慣量(所以會(huì)再加上)???kg*m2?? ?
IM—電機(jī)自身轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量???????????????????????????????????????kg*m2
TL—電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩???????????????????????????????????????????????NM
P—換傳感器分析能力
θM—電機(jī)步進(jìn)角(°/step)
f1—起始脈沖速度(Hz)
f2—運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖速度(Hz)
tA—加減速時(shí)間(s)
3.9 計(jì)算最大扭矩Tmax、實(shí)效扭矩Trms
1、扭矩曲線(xiàn)的合成
參見(jiàn)2.6節(jié)
2、所需最大扭矩Tmax確認(rèn)
將T1、T2、T3·····中最大值作為T(mén)max,確認(rèn)該值比電機(jī)加速扭矩Tmo要?。ò踩礢參照表9.1)。
Tmax<Tmo
3、實(shí)效扭矩Trms確認(rèn)
用如下公式計(jì)算實(shí)效扭矩Trms,確認(rèn)該值比電機(jī)額定扭矩TM要小(安全值S參照表9.1,步進(jìn)電機(jī)不需要計(jì)算Trms) 。
Trms<TM
注:實(shí)效扭矩是針對(duì)一個(gè)循環(huán)的,計(jì)算時(shí)一定要把休止時(shí)間加進(jìn)去;TM/Trms>S
3.10 討論確定電機(jī)?? ?
1、其他考慮事項(xiàng)—?jiǎng)x車(chē)
電機(jī)剎車(chē)選型時(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)考慮內(nèi)容,步驟如下
a 剎車(chē)最小靜摩擦扭矩(Tbmin)的確認(rèn)
計(jì)算負(fù)載的電機(jī)軸換算保持扭矩,確認(rèn)剎車(chē)的最小靜摩擦扭矩對(duì)其有30%以上的余量,另外計(jì)算保持扭矩時(shí)不考慮驅(qū)動(dòng)部分效率。
Tbmin≥1.3×Tstatic
Tstatic電機(jī)軸換算保持扭矩
Tbmin剎車(chē)最小靜摩擦扭矩
b 剎車(chē)最大靜摩擦扭矩(Tbmax)的確認(rèn)
緊急停止時(shí)剎車(chē)被用于制動(dòng),要確認(rèn)制動(dòng)時(shí)的沖擊會(huì)不會(huì)損壞裝置驅(qū)動(dòng)部分,會(huì)不會(huì)發(fā)生錯(cuò)位。
剎車(chē)最大靜摩擦扭矩不清楚時(shí),按照最小靜摩擦扭矩的2.2倍進(jìn)行計(jì)算。
緊急停止時(shí)剎車(chē)被用于制動(dòng),要確認(rèn)制動(dòng)時(shí)的沖擊會(huì)不會(huì)損壞裝置驅(qū)動(dòng)部分,會(huì)不會(huì)發(fā)生錯(cuò)位。
剎車(chē)最大靜摩擦扭矩不清楚時(shí),按照最小靜摩擦扭矩的2.2倍進(jìn)行計(jì)算。
Tbmax=2.2×Tbmin
c 發(fā)熱和壽命的確認(rèn)?? ?
預(yù)計(jì)會(huì)比較頻繁制動(dòng)時(shí),使用工作熱量( Energy ,單位焦耳)來(lái)評(píng)價(jià)發(fā)熱和壽命。
①確認(rèn)剎車(chē)的 [每一次允許工作熱量] 和 [總工作熱量] 。???規(guī)格書(shū)內(nèi)無(wú)相關(guān)記載時(shí)與廠(chǎng)家確認(rèn)。
②計(jì)算最壞條件下(最大負(fù)載、最高速度)的制動(dòng)距離,求一次的工作熱量。
③確認(rèn)沒(méi)有超過(guò) [每一次允許工作熱量] 。(超過(guò)規(guī)定值時(shí)會(huì)導(dǎo)致剎車(chē)摩擦材料提前損壞,制動(dòng)距離加大)
④確認(rèn)1次的工作熱量×目標(biāo)制動(dòng)次數(shù)< [總工作熱量] 。
※ 計(jì)算時(shí)注意rad/s和rpm的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)使用需要,再確認(rèn)其他事項(xiàng),如防護(hù)等級(jí)等,即可選定電機(jī)。?? ?
審核編輯:黃飛
?
評(píng)論
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