步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算方法

1、步進(jìn)電機(jī)選型的計(jì)算方法 步進(jìn)電機(jī)選型表中有部分參數(shù)需要計(jì)算來得到。但是實(shí)際計(jì)算中許多情況我們都無法得到確切的機(jī)械參數(shù)，因此，這里只給出比較簡單的計(jì)算方法。      驅(qū)動模式的選擇驅(qū)動模式是指如何將傳送裝置的運(yùn)動轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。下圖所示的驅(qū)動模式包括了電機(jī)的加/減速時(shí)間，驅(qū)動和定位時(shí)間，電機(jī)的選型基于模式圖。      必要脈沖數(shù)的計(jì)算    必要脈沖數(shù)是指傳動裝置將物體從起始位置傳送到目標(biāo)位置所需要提供給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)。必要脈沖數(shù)按下面公式計(jì)算：

2、 必要脈沖數(shù)物體移動的距離距離電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周移動的距離×360 o步進(jìn)角 驅(qū)動脈沖速度的計(jì)算驅(qū)動脈沖速度是指在設(shè)定的定位時(shí)間中電機(jī)旋轉(zhuǎn)過一定角度所需要的脈沖數(shù)。驅(qū)動脈沖數(shù)可以根據(jù)必要脈沖數(shù)、定位時(shí)間和加/減速時(shí)間計(jì)算得出。（1）自啟動運(yùn)行方式自啟動運(yùn)行方式是指在驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)和停止時(shí)不經(jīng)過加速、減速階段，而直接以驅(qū)動脈沖速度啟動和停止的運(yùn)行方式。自啟動運(yùn)行方式通常在轉(zhuǎn)速較低的時(shí)候使用。同時(shí)，因?yàn)樵趩?停止時(shí)存在一個(gè)突然的速度變化，所以這種方式需要較大的加/減速力矩。自啟動運(yùn)行方式的驅(qū)動脈沖速度計(jì)算方法如下：驅(qū)動脈沖速度Hz=必要脈沖數(shù)脈沖定位時(shí)間秒（2）加/減速運(yùn)行方式加/減速運(yùn)行方式

3、是指電機(jī)首先以一個(gè)較低的速度啟動，經(jīng)過一個(gè)加速過程后達(dá)到正常的驅(qū)動脈沖速度，運(yùn)行一段時(shí)間之后再經(jīng)過一個(gè)減速過程后電機(jī)停止的運(yùn)行方式。其定位時(shí)間包括加速時(shí)間、減速時(shí)間和以驅(qū)動脈沖速度運(yùn)行的時(shí)間。加/減速時(shí)間需要根據(jù)傳送距離、速度和定位時(shí)間來計(jì)算。在加/減速運(yùn)行方式中，因?yàn)樗俣茸兓^小，所以需要的力矩要比自啟動方式下的力矩小。加/減速運(yùn)行方式下的驅(qū)動脈沖速度計(jì)算方法如下：驅(qū)動脈沖速度Hz=必要脈沖數(shù)啟動脈沖數(shù)Hz×加/減速時(shí)間秒定位時(shí)間秒加/減速時(shí)間秒 電機(jī)力矩的簡單計(jì)算示例必要的電機(jī)力矩（負(fù)載力矩+加/減速力矩）×安全系數(shù) 負(fù)載力矩的計(jì)算（TL）負(fù)載力矩是指傳送裝置上與負(fù)載接

4、觸部分所受到的摩擦力矩。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動過程中始終需要此力矩。負(fù)載力矩根據(jù)傳動裝置和物體的重量的不同而不同。許多情況下我們無法得到精確的系統(tǒng)參數(shù)，所以下面只給出了簡單的計(jì)算方法。負(fù)載力矩可以根據(jù)下面的圖表和公式來計(jì)算。（1）滾軸絲桿驅(qū)動 負(fù)載力矩的計(jì)算公式：TLF·PB2+0F0PB2×1ikgf·cm 負(fù)載力矩的估算公式：TLm·PB2×1ikgf·cm （水平方向） TLm·PB2×1i× 2 kgf·cm （垂直方向）（2）傳送帶/齒條齒輪傳動 負(fù)載力矩的計(jì)算公式：TLF2×DiFD

5、2ikgf·cmF FA + m ( sin + cos) Kg 負(fù)載力矩的估算公式：TLD2 × m ×1×1ikgf·cm （水平方向） TLD2 × m ×1×1i× 2 kgf·cm （垂直方向）（3）皮帶輪傳動 負(fù)載力矩的計(jì)算公式：TLFA+m2×Di(FA+m) D2ikgf·cm 負(fù)載力矩的估算公式：TLD2× mg ×1ikgf·cm（4）實(shí)測方法我們也可以通過這種方法得到負(fù)載力矩：用彈簧秤拉動滑輪慢慢轉(zhuǎn)動，此時(shí)彈簧秤會有一個(gè)讀數(shù)

6、，這個(gè)數(shù)值就是所用力的大小（FB），然后乘以滑輪的半徑就可以得到負(fù)載力矩（如下式）。通常這種方法得到數(shù)值要比計(jì)算得到得結(jié)果要精確。TLFBD2kgf·cm參數(shù)說明F：軸方向負(fù)載 KgF0：預(yù)負(fù)載 Kg (1/3F)：效率 (0.850.95)FA：預(yù)負(fù)載 i：減速比 ：滑動面摩擦系數(shù) 0：預(yù)壓螺帽內(nèi)的摩擦系數(shù) (0.10.3)PB：滾軸絲桿螺距 (cm/rev)FB：主軸開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的力 KgD：滑輪直徑m：工作物和工作臺的總重量 Kg：傾斜角度 加/減速力矩的計(jì)算 （Ta）加/減速力矩是用來加速或減速與電機(jī)相連的傳動裝置。根據(jù)加/減速時(shí)間和傳動裝置負(fù)載慣性慣量的不同，這個(gè)力矩會有很大

7、的變化。因此，自啟動運(yùn)行方式和加/減速運(yùn)行方式的力矩會有一個(gè)較大的不同。加/減速力矩可以按下式計(jì)算： 自啟動運(yùn)行方式（需要較大的加/減速力矩）加/減速力矩kgf·cm 轉(zhuǎn)子慣性慣量kgm2+負(fù)載慣性慣量kgm2重力加速度cm/sec2××步進(jìn)角o×驅(qū)動脈沖速度2Hz180×3.6/步進(jìn)角o 加/減速運(yùn)行方式 加/減速力矩kgf·cm轉(zhuǎn)子慣性慣量kgm2+負(fù)載慣性慣量kgm2重力加速度cm/sec2××步進(jìn)角o180 o×運(yùn)行脈沖速度Hz啟動脈沖速度Hz加/減速時(shí)間sec 必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖數(shù)速度計(jì)算的示

8、例下面給出的是一個(gè)3相步進(jìn)電機(jī)必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖速度的計(jì)算示例。這是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用例子，可以更好的理解電機(jī)選型的計(jì)算方法。 驅(qū)動滾軸絲桿如下圖，3相步進(jìn)電機(jī)（1.2°/步）驅(qū)動物體運(yùn)動1秒鐘，則必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖速度的計(jì)算方法如下：必要脈沖數(shù)10010×360°1.2°3000脈沖如果采用自啟動方式驅(qū)動1秒鐘，則驅(qū)動脈沖速度應(yīng)該這樣計(jì)算：3000Pulse/1sec=3kHz但是，自啟動速度不可能是5kHz，應(yīng)該采用加/減速運(yùn)行方式來驅(qū)動。如果加/減速時(shí)間設(shè)置為定位時(shí)間的25%，啟動脈沖速度為500Hz，則計(jì)算方法如下：驅(qū)動脈沖速度Hz3000脈沖50

9、0Hz×0.25秒1秒0.25秒3.8 kHz    如圖所示： 驅(qū)動傳動帶如下圖，3相步進(jìn)電機(jī)（1.2°/步）驅(qū)動物體運(yùn)動1秒鐘。驅(qū)動輪的周長即旋轉(zhuǎn)一圈移動的距離大約為50mm。因此，所需要的必要脈沖數(shù)為：必要脈沖數(shù)110050×360°1.2°6600 脈沖所需參數(shù)同上例驅(qū)動滾軸絲桿，采用加/減速運(yùn)行模式，則驅(qū)動脈沖速度為：驅(qū)動脈沖速度Hz6600脈沖500Hz×0.25秒1秒0.25秒8.7 kHz    如圖所示： 負(fù)載力矩的計(jì)算示例（TL）下面給出的是一個(gè)3相步進(jìn)電

10、機(jī)負(fù)載力矩的計(jì)算示例。這是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用例子，其中的數(shù)字公式有助于更好的理解電機(jī)選型的應(yīng)用。 滾軸絲桿驅(qū)動水平負(fù)載如下圖，滾軸絲桿驅(qū)動水平負(fù)載，效率為90%，負(fù)載重量為40千克，則負(fù)載力矩的計(jì)算方法如下：TLm·PB2×1ikgf·cm TL40kg×1cm2×0.9×117.07 kgf·cm 傳送帶驅(qū)動水平負(fù)載傳送帶驅(qū)動水平負(fù)載，效率為90%，驅(qū)動輪直徑16毫米，負(fù)載重量是9千克，則負(fù)載力矩的計(jì)算方法如下：TLD2× m ×1×1ikgf·cm TL1.6 cm2× 9 kg ×10.9×118 kgf·cm 滾軸絲桿和減速器驅(qū)動水平負(fù)載    如下圖，滾軸絲桿螺距為5毫米，效率為90%，負(fù)載重量為250千克，則負(fù)載力矩的計(jì)算方法如下：TLm·PB2×1ikgf·cm TL250kg×0.5cm2×0.9×1102.21 kgf·cm&#