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發(fā)布時間:2021-03-10 13:00
機(jī)床的驅(qū)動馬達(dá)包括進(jìn)給伺服馬達(dá)和主軸伺服馬達(dá)。當(dāng)機(jī)器制造商在購買電動機(jī)時擔(dān)心切割能力不足時,他們經(jīng)常選擇大型電動機(jī)以增加機(jī)床的制造成本,并且增加了機(jī)器的尺寸并且結(jié)構(gòu)布局不緊湊。因此,有必要通過具體的分析和計算來選擇最佳規(guī)格的電動機(jī)。進(jìn)給驅(qū)動伺服電機(jī)的選擇1.原則上,應(yīng)根據(jù)負(fù)載條件選擇伺服電機(jī)。電機(jī)軸上增加了兩種類型的負(fù)載:阻尼扭矩和慣性負(fù)載。這兩個載荷必須正確計算,并且它們的值必須滿足以下條件:1)當(dāng)機(jī)床空載運行時,施加在伺服電機(jī)軸上的負(fù)載扭矩必須在電機(jī)的連續(xù)額定扭矩范圍內(nèi)。在整個速度范圍內(nèi)。在轉(zhuǎn)矩特性曲線的連續(xù)工作區(qū)域內(nèi)。 2)最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩,負(fù)載周期和過載時間均在提供的特性曲線的允許范圍內(nèi)。 3)加減速時,電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩必須在加減速區(qū)域(或間歇工作區(qū)域)內(nèi)。 4)對于需要頻繁啟動,制動和定期更改的負(fù)載,必須在一個周期內(nèi)檢查轉(zhuǎn)矩的均方根值。并且必須小于電動機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩。加在電機(jī)軸上的負(fù)載慣量會影響電機(jī)的靈敏度和整個伺服系統(tǒng)的精度。通常,如果負(fù)載小于電動機(jī)的轉(zhuǎn)子慣性,則上述效果不大。但是,當(dāng)負(fù)載慣量達(dá)到或超過轉(zhuǎn)子慣量的5倍時,它將對靈敏度和響應(yīng)時間產(chǎn)生很大影響。 伺服放大器可能無法在正常調(diào)節(jié)范圍內(nèi)運行。因此,應(yīng)避免使用這種慣性。推薦伺服電動機(jī)慣性Jm和負(fù)載慣性Jl :之間的關(guān)系。
1=Jl/Jm52如何計算負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨機(jī)器的不同,添加到伺服電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算公式也有所不同。但是,任何機(jī)械設(shè)備都需要計算轉(zhuǎn)換為電動機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。通常,轉(zhuǎn)換為伺服電機(jī)軸的負(fù)載扭矩可通過以下公式計算。Tl=(F * L /2πμ)+ T0,其中:Tl負(fù)載扭矩轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸(N.M); F軸需求力工作臺行程L—電機(jī)軸每轉(zhuǎn)的機(jī)械位移(M)To—滾珠絲杠螺母的值和轉(zhuǎn)換為伺服電機(jī)軸的軸承零件的摩擦扭矩(NM)μ—驅(qū)動系統(tǒng)效率F見下表它取決于重量,摩擦系數(shù),水平或垂直切削力,以及是否使用配重(用于垂直軸)。水平面F軸的值如上圖所示。沒有裂解: F=μ*(W + fg)有裂解: F=Fc +μ*(W + fg + Fcf)
W:滑塊重量(工作臺和工件)Kgμ:摩擦系數(shù)Fc:切削力反作用力fg:刀片保持力
Fcf:由于對滑塊表面的切削力而在工作臺上施加的力(kg)是工作臺對導(dǎo)軌的正壓。計算扭矩時,請?zhí)貏e注意以下幾點: (a)必須充分考慮由于成型引起的摩擦扭矩。通常,僅根據(jù)滑塊的重量和摩擦系數(shù)計算出的轉(zhuǎn)矩非常小。請?zhí)貏e注意由擰緊插件引起的扭矩和滑塊表面的精度誤差。 (b)軸承產(chǎn)生的扭矩,螺母的預(yù)緊力和絲杠預(yù)緊力的滾珠接觸面的摩擦不能忽略。特別是小型輕巧的設(shè)備。該扭矩響應(yīng)于總扭矩。因此,請?zhí)貏e注意。 (c)切削力的反作用力增加了工作臺的摩擦力,因此接收切削反作用力的點和接收驅(qū)動力的點通常是分開的。如圖所示,一旦受到較大的切削反作用力,滑塊表面的負(fù)荷也會增加。在計算切削過程中的扭矩時,必須考慮由于該載荷而引起的摩擦扭矩的增加。
(d)摩擦扭矩受進(jìn)給速度的影響很大,有必要研究和測量由于速度表支架(滑塊,球,靜壓力),滑塊表面材料的變化而引起的摩擦變化。和表面。潤滑條件。您已達(dá)到正確的值。 (e)通常,即使在同一臺機(jī)器上,它也取決于調(diào)節(jié)條件,環(huán)境溫度或潤滑條件等因素。在計算負(fù)載扭矩時,請在同一類型的機(jī)器上測量累積的參數(shù),以獲取正確的數(shù)據(jù)。 3.負(fù)載慣量的計算由電動機(jī)驅(qū)動的所有運動部件,無論是旋轉(zhuǎn)運動部件還是直線運動部件,都將成為電動機(jī)的負(fù)載慣性。負(fù)載相對于電機(jī)軸的總慣量可以通過計算每個運動部件的慣量并根據(jù)一定的規(guī)則相加而得出。 1)繞中心軸旋轉(zhuǎn)時,滾珠絲杠,齒輪等氣缸的慣性可根據(jù)以下公式計算。 J=(πγ/32)* D4L(kg cm2)可以根據(jù)以下公式計算:
J=(0.78 * 10-6)* D4L(kg cm2)其中材料的γ密度(kg/cm2)D缸長度(cm)L缸長度(cm)2)軸工件,工作臺和其他軸物體在一個方向上運動的慣性可以通過以下公式獲得:J=W *(L /2π)2(kg cm2)其中W-沿直線運動的物體的重量(kg)L-電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈沿線性方向運動的距離(cm)3)氣缸以中心為中心移動時的慣性如圖:
所示。 這種情況的一個例子:例如,具有直硬度的齒輪通常會在圓盤上挖出均勻分布的孔,以減少慣性。此時,可以如下計算慣性。 J=Jo + W * R2(kg cm2)此處,Jo-圓柱體繞中心線旋轉(zhuǎn)時的慣性(kgcm2)W-圓柱體重量(kg)R-旋轉(zhuǎn)半徑(cm)4)計算慣性電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速機(jī)械速度的變化將是上圖所示的負(fù)載。轉(zhuǎn)換為電動機(jī)軸的慣量Jo的計算方法如下。 J=(N1/N2)2Jo其中: N1 N2是根據(jù)齒輪齒4計算的,電動機(jī)加速或減速時的轉(zhuǎn)矩1)線性加速和減速期間的加速轉(zhuǎn)矩。計算公式如下: 1-e-ks.ta)Vr=Vm(1-1/ta。 ks(1-e-ksta)Ta—加速轉(zhuǎn)矩(NM)Vm—快速運動時的電動機(jī)速度(r/min)Ta—加速時間(秒)Jm—電動機(jī)慣性(Nms2)JL—負(fù)載慣性(Nm s2)Vr -加速轉(zhuǎn)矩開始減小的點Ks-Servo系統(tǒng)位置環(huán)增益(sec-1)圖:示出了根據(jù)指數(shù)曲線電動機(jī)加速時的加速轉(zhuǎn)矩曲線。此時,速度為0時,可通過以下公式計算扭矩。 To==(2πVm/60 * 104)* 1/te(Jm + JL)Te—指數(shù)曲線加減速時間常數(shù)2)輸入步進(jìn)速度命令時,圖中將顯示速度曲線和轉(zhuǎn)矩曲線。此時的加速轉(zhuǎn)矩Ta與To相同,可以通過下式(ts = ks)Ta ==(2πVm/60×104)×1/ts(Jm + JL)求出。 5.經(jīng)常使用工作機(jī)。當(dāng)作業(yè)機(jī)械頻繁運行和制動時,必須檢查電動機(jī)是否過熱,這就是為什么必須在一個周期內(nèi)計算電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的均方根的原因。均方根值應(yīng)小于電動機(jī)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 電機(jī)的均方根; Trms=√[(Ta + Tf)2t1 + Tf2t2 +(Ta-Tf)2t1 + To2t3]/T(公式)Ta-加速扭矩(NM)Tf-摩擦扭矩(NM)To-停止時間(NM)在t1t2t3t期間扭矩(NM)和已知時間可以如圖6所示。還需要均方根值來計算圖中所示的循環(huán)負(fù)載變化的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩以周期Trms為單位。并且該值小于額定扭矩。這樣,電動機(jī)將不會過熱并且將正常運行。
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