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伺服电机、步进电机、丝杠、导轨的计算选择伺服电机的选择伺服电机:伺服主要靠脉冲来定位.伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移;可以将曳医信号转化为转地和转速以驱动控制对象。伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。闭环半闭环:格兰达的设备用伺服电机都是半闭环,只是编码器发出多少个脉冲,无法进行反馈值和目标值的比较;如是闭环则使用光栅尺进行反馈。开环步进电机:则没有记忆发出多少个脉冲。伺服:速度控制、位置控制、力矩控制增量式伺服电机:是没有记忆功能,下次开始是从零开始;绝对值伺服电机:具有记忆功能,下次开始是从上次停止位置开始。伺服电机额定速度3000rpm,最大速度5000rpm;加速度一般设0.050.5s计算内容:1 .负载(有效)转矩T伺服电机T的额定转矩2 .负载惯量J/伺服电机惯量J10(5倍以下为好)3 .力口、减速期间伺服电机要求的转矩伺服电机的最大转矩4 .最大转速电机额定转速伺服电机:编码器分辨率2500puls/圈;则控制器发出2500个脉冲,电机转一圈。1 .确定机构部。另确定各种机构零件(丝杠的长度、导程和带轮直径等)细节。典型机构:滚珠丝杠机构、皮带传动机构、齿轮齿条机构等2 .确定运转模式。(加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离)运转模式对电机的容量选择影响很大,加减速时间、停止时间尽量取大,就可以选择小容量电机3 .计算负载惯量J和惯量比(x10-4kg.?2)o根据结构形式计算惯量比。负载惯量J/伺服电机惯量J10单位(x10-4kg.?2)计算负载惯量后预选电机,计算惯量比4 .计算转速N【r/min】。根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。1计算取向速度Vmax2xtaxVmax+tbxVmax1+2xtdxVmax=移动距离则得Vmax=0.334m/s(假设)则最高转速:要转换成N【r/min,1 )丝杆转1圈的导程为Ph=0.02m(假设)最高转速Vmax=0.334m/s(假设N=Vmax/Ph=0.334/0.02=16.7(r/s)=16.7x60=1002(r/min)3000(电机额定转速)2 )带轮转1全周长=0.157m(假设)最高转速Vmax=1.111(m/s)N=Vmax/Ph=1.111/0.157=7.08(r/s)=7.08x60=428.8(r/min)3000(电机额定转速)5 .计算转矩T【N.m根据负载惯量、加减速时间、匀速时间计算电机转矩。计算移动转矩、加速转矩、减速转矩确认最大转矩:加减速时转矩最大电机最大转矩确认有效转矩:有效(负载)转矩Trms=60*1000*v/(N/A)1 .Ph:丝杆导程mm2.V:预定的最高进给速度m/s3.N:马达使用转速rpm4.A:减速比3 .直径。(负载确定直径)动载荷、静载荷;计算推力,一般只看动载荷轴向负荷的计算:u摩擦系数;a=Vmax/t加速度;t加减速时间;水平时:加速时承受最大轴向载荷,减速时承受最小载荷;垂直时:上升时承受最大轴向载荷,下降时承受最小载荷;1 .加速时(上升)N:Fmax=u*m*g+f-m*a2.减速时(下降)N:Fmin=u*m*g+f-m*a3.匀速时N:F匀=u*m*g+fu因螺中旱本由直彳里越余田,螺中旱本由的容吊由向K荷越小4 .长度。(总长=工作行程+螺母长度+安全余量+安装长度+连接长度+余量)。如果增加了防护,比如护套,需要把护套的伸缩比值(一般是1:8,即护套的最大伸长量除以8)考虑进去。5 .支撑方式。固定-固定固定-支撑支撑-支撑固定-自由6 .螺母的选择:7 .许用转速计算:螺捍率由直彳幽20mm、醇程Ph=20mm最高速度Vmax=1m/s贝最高事事速Nmax=Vmax*60*103/Ph许用转速(临界转速)N1=r*(d1/l2)*107r安装方式决定的系数;1=丝杠轴沟1f谷径;匕安装间距所以有:最高转速许用转速8.刚度的选择9.选择马达*验证:刚度验证、精度等级的验证、寿命选择、驱动转矩的选择*滚珠丝杠副预紧:1.方式:双螺母垫片预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母增大滚珠直径预紧;2.目的:消除滚珠丝杠副的轴向间隙、增大滚珠丝杠副的刚性、*DNf:D:滚珠丝杠副的公称直径,也为滚珠中心处的直径(mim;N:滚珠丝杠副的极限转速(rpm)*导程精度、定位精度、重复定位精度导程精度:1.有效行程Lu内的平均行程偏差e(un),ep=2*(Lu/300)*V300=C;2.任意300m而程内行程变动量V300(um),V300=定位精度:1).导程精度2).轴向间隙3)传动系统的轴向刚性4)热变形5)丝杠的运动姿势重复定位精度:预紧到负间隙的丝杠,重复定位精度趋于零;直线导轨的选择1 .直线导轨的运动精度:1)运动精度:a:滑块顶面中心对导轨基准底面的平行度;b:与导轨基准侧面同侧的滑块侧面对导轨基准侧面的平行度。2)综合精度:a:滑块上顶面与导轨基准底面高度H的极限偏差;b:同一平面上多个滑块顶面高度H的变动量;c:与导轨基准侧面同侧的滑块侧面对导轨基准侧面间距离W的极限偏差;d:同一导轨上多个滑块侧面对导轨基准侧面W的变动量。3)导轨上有超过两个以上的导轨,只检验首尾两个滑块,中间的不做W检验,但中间的W位小于首尾的Wt2 .选择:1一确定轨宽。轨宽指滑轨的宽度。轨宽是决定其负载大小的关键因素之一2-确定轨长。这个长度是轨的总长,不是行程。全长=有效行程+滑块间距(2个以上滑块)+滑块长度X滑块数量+两端的安全行程,如果增加了防护罩,需要加上两端防护罩的压缩长度。3-确定滑块类型和数量。常用的滑块是两种:法兰型,方形。前者高度低一点,但是宽一点,安装孔是贯穿螺纹孔,后者高一点,窄一点,安装孔是螺纹盲孔。两者均有短型、标准型和加长型之分(有的品牌也称为中负荷、重负荷和超重负荷),主要的区别是滑块本体(金属部分)长度不同,当然安装孔的孔间距也可能不同,多数短型滑块只有2个安装孔。滑块的数量应由用户通过计算确定,在此只推荐一条:少到可以承载,多到可以安装。滑块类型和数量与滑轨宽度构成负载大小的三要素。4-确定精度等级。任何厂家的产品都会标注精度等级,有些厂家
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