電機(jī)力矩計(jì)算

1、 電機(jī)扭矩計(jì)算 電機(jī)力矩的定義：垂直方向的力*到旋轉(zhuǎn)中心的距離 1、電動(dòng)機(jī)有一個(gè)共同的公式：   P=M*N/9550P為功率，M為電機(jī)力矩（也稱(chēng)扭矩），N為電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)M 和N都為額定值時(shí)，電機(jī)的功率也是額定功率，額定是指電機(jī)能夠長(zhǎng)期工作的極限值2、瞬態(tài)扭矩是指電機(jī)在負(fù)載變化、速度變化時(shí)出現(xiàn)的過(guò)渡值，和額定沒(méi)有關(guān)系，具體說(shuō)，這個(gè)值可以超過(guò)額定扭矩，如果此時(shí)電機(jī)速度為額定時(shí)，電機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)功率過(guò)載，這個(gè)過(guò)載只能持續(xù)很短的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間取決于電機(jī)設(shè)計(jì)。3、變頻器的功率一般要大于等于三相異步電動(dòng)機(jī)，但這還不夠，還需要變頻器輸出的額定電流和過(guò)載電流都要大于等于電機(jī)所需的

2、額定值或最大值，以保證電機(jī)能出足夠的力矩（額定和瞬態(tài)力矩），否則可能出現(xiàn)變頻器無(wú)法帶動(dòng)電機(jī)和負(fù)載的情況。 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。 選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電

3、機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿(mǎn)足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。 選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來(lái)完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)

4、工作頻率能滿(mǎn)足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計(jì)算：（1）計(jì)算齒輪的減速比根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，齒輪減速比i計(jì)算如下:i=(.S)/(360.) (1-1) 式中 -步進(jìn)電機(jī)的步距角（o/脈沖） S -絲桿螺距（mm) -(mm/脈沖）（2）計(jì)算工作臺(tái)，絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量Jt。Jt=J1+（1/i2)(J2+Js）+W/g（S/2)2 （1-2） 式中Jt -折算至電機(jī)軸上的慣量(Kg.cm.s2) J1、J2 -齒輪慣量(Kg.cm.s2)Js -絲

5、桿慣量(Kg.cm.s2) W-工作臺(tái)重量（N） S -絲桿螺距（cm）（3）計(jì)算電機(jī)輸出的總力矩MM=Ma+Mf+Mt （1-3）Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×102 （1-4） 式中Ma -電機(jī)啟動(dòng)加速力矩（N.m) Jm、Jt-電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量(Kg.cm.s2) n-電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速（r/min） T-電機(jī)升速時(shí)間（s）Mf=(u.W.s)/(2i)×102 （1-5） Mf-導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩（N.m) 

6、;u-摩擦系數(shù) -傳遞效率 Mt=(Pt.s)/(2i)×102 （1-6） Mt-切削力折算至電機(jī)力矩（N.m) Pt-最大切削力（N）（4）負(fù)載起動(dòng)頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系，其估算公式為fq=fq0(1-(Mf+Mt)/Ml）÷(1+Jt/Jm) 1/2 （1-7）式中fq-帶載起動(dòng)頻率（Hz） fq0-空載起動(dòng)頻率 Ml-起動(dòng)頻率下由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩（N.m) 若負(fù)載參數(shù)無(wú)法精確確定,則可按fq=1/2fq0進(jìn)行估算.（5

7、）運(yùn)行的最高頻率與升速時(shí)間的計(jì)算。由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率 時(shí)，由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并留有足夠的余量。（6）負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。負(fù)載力矩可按式（1-5）和式（1-6）計(jì)算，電機(jī)在最大進(jìn)給速度時(shí)，由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于Mf與Mt之和，并留有余量。一般來(lái)說(shuō)，Mf與Mt之和應(yīng)小于（0.2 0.4)Mmax. 步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中最常用的兩種執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。在電機(jī)選型過(guò)程中，必須首先計(jì)算出負(fù)載通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電機(jī)軸的折算扭矩（T折），下面就幾中常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)方式介紹折算扭矩（T折）的計(jì)算過(guò)程

8、。1、 重物提升T折= (m×g×D) /(2×i) N.m2、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)T折= 1/I(F×t)/(2× ×)+Tb) N.m F=F0+mg N3、同步帶或齒輪齒條傳動(dòng)T折=(F×D)/( 2×i ×) N.m F=F0+mg N應(yīng)用情況，步進(jìn)電機(jī)要拉動(dòng)橫梁沿垂直導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度為100mm/s，需要計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的扭矩。 牽引力計(jì)算： 

9、假設(shè)橫粱重100kg，負(fù)載重100kg，電機(jī)及其他重50kg 則提升這些重物需要的牽引力為：250kg*10=2500N 由于橫梁及負(fù)載重力產(chǎn)生的橫向力矩?cái)D壓立柱，從而產(chǎn)生的摩擦力。設(shè)擠壓力為P，則有力矩平衡 100*10*2+100*10*1-50*10*0.5=P*0.5(0.5 為橫粱上下寬度) ， 得出P=5500N 假如摩擦系數(shù)為0.02，則摩擦力f5500*0.02=110N 則為了拉動(dòng)橫梁上下運(yùn)動(dòng)，需要的牽引力F F=2500+110=2610N 根據(jù)公式P=F*V2610*0.1

10、=261W ，即電機(jī)至少需要261w=0.261kw 扭矩計(jì)算： 提升速度為100mm/s，即電機(jī)齒輪線速度為0.1m/s，電機(jī)齒輪直徑30mm，則電機(jī)轉(zhuǎn)速約：1.06r/s，約65r/min 若電機(jī)軸直接帶齒輪， 則T=9950*P/n=9950*0.261/6540N*m 請(qǐng)問(wèn)這樣的計(jì)算方法對(duì)嗎？ 對(duì)于普通電機(jī)如果對(duì)的話，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)還對(duì)嗎？扭矩的計(jì)算，其實(shí)就是說(shuō)你的電機(jī)所帶的齒輪產(chǎn)生的扭矩，能夠克服重力加上摩擦力產(chǎn)生的力矩。所以，根據(jù)你上面的計(jì)算，電機(jī)的扭矩應(yīng)為： 重力（250Kg×10×110)×（30/2)39.15NM約為40NM。 如果怕不夠用的話，可以在這個(gè)基礎(chǔ)上增加50%的力矩， 也就是 40*1.5=60