升降步进电机的选取.doc

3.2.6 升降步进电机的选取（1）计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量已知：滚珠丝杠的公称直径，总长=1800mm，导程，材料密度=7.85×10-3kg/cm3；纵向移动部见总重量=500N算得各个零部件的转动惯量如下：滚珠丝杠的转动惯量可由 （3-30）式中——圆柱体质量这里指丝杠质量——圆柱体直径丝杠直径40mm求得 =30.78工作台折算到丝杠上的转动惯量可由： （3-31）求得电动机转子自身的转动惯量33则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为：J（2）计算加在步进电动机转的等效负载转矩：分快速空载启动和承受最大工作负载两种情况进行计算快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩、移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩、滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩因为滚珠丝杠副传动效率很高，相对于和很小，可以忽略不计则有： （3-32）考虑纵向传动链的总效率，计算快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩： （3-32）式中， ——对应纵向空载最快移动速度的步进电动机最高转速，单位为r/min； ——步进电动机由静止到加速至转速所需的时间，单位为s。

其中： = （3-33）式中： ——纵向空载最快移动速度，为/min；——纵向步进电动机步距角，为0.72°；——纵向脉冲当量，&=/脉冲由公式 （3-34）可得=0.24，小于1因此本结构可不采用减速装置将以上各值代入式（3-33），算得=240r/min设步进电动机由静止到加速至转速所需时间=0.4s，横向传动链总效率=0.7；求得：=0.9移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为 （3-35）式中 ——导轨的摩擦因数，滚动导轨取0.16；——前后方向的工作负载，空载时取0；——横向传动链总效率，取0.7则由式，得：=1.82最后，求得快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩为：最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩包括三部分：折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩、移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩、滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩。

相对于和很小，可以忽略不计 则有： =+ （3-36）其中，折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩由式计算而在对滚珠丝杠进行计算的时候，已知进给方向的最大工作载荷=500N，则有 5.6再由式计算承受最大工作负载情况下，移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：=1.8最后由式，求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩：=+=5.6+1.8=8.4N·m经过上述计算后，得到加在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩：=max｛，｝=8.4N·m（3）步进电动机最大静转矩的选定考虑到步进电动机采用的是开环控制，当电网电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转因此，根据来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数则步进电动机的最大静转矩应满足：对于前面预选的130BYG5501型步进电动机，其最大静转矩=20，可见满足的要求4）步进电动机的性能校核1）最快工进速度时电动机输出转矩校核 任务书给定最快工进速度，脉冲当量，电动机对应运行频率从130BYG5501电动机的运行矩频特性曲线图可以看出，在此频率下，电动机的输出转矩，远远大于最大工作负载转矩，满足要求。

2）最快空载移动时电动机输出转矩校核 任务书给定最快空载移动速度，求出电动机对应的运行频率查得，在此频率下，电动机的输出转矩，大于快速空载起动时的负载转矩，满足要求3）最快空载移动时电动机运行频率校核 与最快空载移动速度对应的电动机运行频率为查表可知130BYG5501电动机的空载运行频率可达，可见没有超出上限4）起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量，电动机转子的转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率则由式可以求出步进电动机克服惯性负载的起动频率： （3-37）上式说明，要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于实际上，在采用软件升降时，起动频率选得更低，通常只有（即）综上所述，设计升降步进电机选用的130BYG5501完全满足设计要求。