电机选型计算和涡轮蜗杆传动选型计算
电机选型计算和涡轮蜗杆传动选型计算
主要性能参数要求：
履带底盘总重：40 kg
现取履带底盘平地行驶最大速度：1m/s，加速度：2
m s
0.2/
爬坡最大速度：0.5m/s，加速度：2
0.2/
m s
驱动轮直径：200mm；
35；
爬坡角度：o
履带底盘主履带驱动电机的选择
1、基于平地最大速度的驱动电机功率计算
在城市道路上行驶时，履带底盘受力较简单。进行简化计算，假设车体以最大速度1m/s直线行驶，不考虑履带底盘行驶中的空气阻力，则其受力情况，如图1所示：
图1 履带底盘平地行驶示意图
假设在运动过程中，轮子作瞬时纯滚动。
根据理论力学平衡条件，有平衡方程：
X方向受力平衡：
+=（1-1）
ma f
Y方向受力平衡：
+=（1-2）
mg N
以O 点为对象力矩平衡：
0l f fR M M ++=
（1-3）
滚动摩阻力矩： f M N δ= （1-4）
式中：
m —— 车体总重量（kg ）； a —— 车体运行加速度（2/m s ）
； f —— 地面对履带底盘的摩擦阻力（N ）； N —— 地面对履带底盘的支撑力（N ）； R —— 驱动轮半径（m ）；
M l —— 作用于驱动轮的驱动力矩（Nm ）； M f —— 驱动轮滚动摩阻力矩（Nm ）； δ—— 地面履带滚动摩阻系数，δ=0.007。
假设车体在5秒内达到最大速度1m/s ，则加速度： 20.2
/a m s = 联立上述方程：
l f M M fR =+=1.02.0408.940007.0??+??=3.544Nm
同时，根据公式：
ωνR =
（1-5）
代入v =1m/s ，R=0.1m 的值，可求得主动轮角速度为ω=10/rad s 。 又根据要求的行驶最大速度max
v =1m/s ，
max max 60
v n D
π?=
（1-6）
由公式1-6初步确定电机经过减速后的最大输出转速：
max n =160
3.140.2
??=95.54 r /min
综上，电机经过减速后的最大输出转速为95.54 rpm,每侧电机经减速器减速后在最大行驶速度情况下需要提供的极限扭矩为1.722 Nm ，且要同时满足速度要求。
2、基于爬坡最大坡度的驱动电机功率计算
相对于普通行驶过程，爬坡能力对于移动履带底盘的驱动能力是一个重要的衡量指标，所以在进行驱动系统设计的时候，爬坡指标的计算也应作为选择电机的必须依据。
假设履带底盘在角度为α的斜坡上匀速直线行驶，不考虑履带底盘小车行驶中的空气阻力，并且假设车体左右驱动完全对称，将整个车体作为研究对象，分析履带底盘的受力情况，如图2所示：
图2 履带底盘爬坡受力示意图
假设在运动过程中，车体以匀速速度行驶，轮子作瞬时纯滚动。图中各参数意义与平地受力时相同。根据理论力学平衡条件公式，可列平衡方程如下：
X 方向静力平衡：
sin f mg α= （1-7）
Y 方向静力平衡：
cos N mg α= （1-8）
以点O 为对象力矩平衡：
l f M M fR =+
（1-9）
滚动摩阻力矩：
f M N δ=
（1-10）
式中：
m —— 车体总重量（kg ）；
a —— 车体运行加速度（2/m s ）； f —— 地面对履带底盘的摩擦阻力（N ）； N —— 地面对履带底盘的支撑力（N ）； α—— 斜坡的坡度；
R —— 驱动轮半径（m ）；
M l2—— 爬坡时作用于驱动轮的驱动力矩（Nm ）； M f2—— 爬坡时驱动轮滚动摩阻力矩（Nm ）；
δ —— 地面履带滚动摩阻系数 。
取α=35度，联立式可以解得：
l f M M fR =+=1.035sin 8.94035cos 8.940007.0???+???o o =24.73Nm
每侧电机经减速后在最大坡度情况下需要提供的极限扭矩是12.37Nm 。与平地最大速度行驶时电机所需扭矩相比较，可得在爬坡时要求电机输出扭矩较大。同时，平地行走时，要求电机输出转速较高。综上，根据平地最大行进速度以及爬坡时所需电机输出扭矩进行电机选择。
故根据爬坡时的行驶最大速度max
v =0.5m/s ，初步确定电机经过减速后的最大
输出转速：
max max
60v n D
π?=
=0.560
3.140.2??=47.77R/min 初步确定单个电机经减速箱后的功率P ：
max 30
l P Kn M π
=
（1-11）
式中K 为安全系数，此时取2，将K 、 n 、M l 带入，得到单侧电机功率：
30
37
.1277.4714.32???=
P =123.66W
则所需电机的输出功率为：
out
in P P η
=
（1-12）
其中η为输出总效率，此处包括电机的效率、减速箱的传动效率、履带的牵引效率以及履带的传动效率，以上各量的值分别取为0.87，0.80，0.92，0.95
则有η值计算如下：
1234ηηηηη=
（1-13）
将参数P ，η值代入到式中，可得单侧电机功率如下in P =202W
电机的选择以及电机与减速箱的匹配选择在重量上是一个相互矛盾的过程，在相同输出功率的情况下，若电机功率比较小，则要求减速箱减速比越大，减速箱随着减速比的增大重量也会增加而电机随着额定的输出功率增大，其重量也会增加。综合考虑电机和减速器之间的关系，速比越大则要求电机输出扭矩越小，从而电机的重量就越轻。
在权衡二者利弊的基础上，根据所需的驱动力矩、其它结构以及运动性能的要求，驱动电机选择直流无刷电机86BLF 系列，型号为86BLF-003，电机外形如图3所示，电机参数如表1所示。
图3 直流无刷电机86BLF-003
表1 直流无刷电机86BLF-003参数
3、涡轮蜗杆传动：
蜗轮蜗杆的选型
蜗杆传动在这个系统中起着关键性的作用，常用普通圆柱蜗杆传动的种类有阿基米德圆柱蜗杆(ZA型)，渐开线圆柱蜗杆(ZI型)。
1.渐开线圆柱蜗杆(ZI型):端面齿廓为渐开线。这种蜗杆可以磨削，加工精度容易保证，传动效率高。一般用于蜗杆头数较多((3头以上)，转速较高和要求较精密的传动，如滚齿机、磨齿机上的精密蜗杆副等。
2.阿基米德圆柱蜗杆(ZA型):车制。这种蜗杆加工方便，应用广泛，但导程角大时加大困难，齿面磨损较快。因此，一般用于头数较少，载荷较小、低速或不太重要的传动。轴向压力角0
α
20
=
a
通过对二者的特征进行比较，可见多功能移动履带底盘应该选择阿基米德圆柱蜗杆，即ZA型蜗杆。
涡轮蜗杆传动，一般都是以蜗杆为主动端，涡轮为从动端，并实现很大的减速比。几乎没有以涡轮为主动端的应用。涡轮蜗杆传动中的自锁，一般是指在涡轮上施加转矩，无法使机构转动的现象（你也可以认为此时涡轮是主动轮）。涡轮蜗杆传动中发生自锁的条件是蜗杆的展开螺距角小于涡轮蜗杆接触的摩擦角。即β<Φ，β为蜗杆的展开螺距角，Φ为摩擦角；tgΦ=μ，μ为摩擦系数。
普通圆柱蜗杆传动的中心距尾数应取为0或5mm 。对于要求具有自锁性能的蜗杆传动，导程角的选取范围为:'173o =γ，且蜗杆头数z=1。
蜗轮蜗杆副自锁验证：
依靠具有自锁能力的蜗轮蜗杆副实现自锁功能。蜗轮蜗杆副自锁条件:
蜗杆螺旋角γ小于折合摩擦角λ;
要可靠自锁必须γ比λ至少1度。
q Z 1arctan
=γ ??? ?
?
=)2cos(arctan αλf
1Z :蜗杆头数;
q :蜗杆直径系数，s
m d q 1=;
1d :蜗杆分度圆直径;
m :蜗杆模数;
f :摩擦系数，取f = 0.1;
α:蜗杆螺纹剖面角。
设计过程：
蜗杆传动的主要失效形式是胶合和磨损。闭式蜗杆传动以胶合为主要失效形式，开式蜗杆传动主要是齿面磨损。在开式传动中应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则，在闭式传动中应按涡轮齿面接触疲劳强度进行设计，而后按涡轮齿根弯曲疲劳强度进行校核。蜗杆材料的强度通常比蜗轮材料高，且蜗杆齿为连续的螺旋齿，故蜗
杆副的失效一般出现在蜗轮上。通常只对蜗轮进行承载能力计算。蜗杆通常为细长轴，过大的弯曲变形将导致啮合区接触不良，因此，当蜗杆轴的支撑跨距较大时，应校核其刚度是否足够。
根据蜗杆传动的失效特点，蜗杆副材料不但应具有足够的强度，而且还应具有良好的减磨性和抗胶合性能。实践证明，较理想的蜗杆副材料是磨削淬硬的钢制蜗杆匹配青铜蜗轮。蜗杆常用材料为碳钢或合金钢。常用蜗轮材料有铸造锡青铜、铸造铝铁青铜及灰铸铁等等。
1. 选择蜗杆传动类型：
根据GB/T10085--1988的推荐，选择闭式ZA 型蜗杆传动 2. 选择材料：
考虑到蜗杆传动效率不是很大，速度中等，故蜗杆用45钢表面淬火，硬度为45~55HRC 。齿面粗糙度Ra=1.6~0.8um 。涡轮的轮芯用灰铸铁HT150，齿圈用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。 3. 按齿面接触疲劳强度进行设计：
[]32
2???
? ??≥H p E Z Z KT a σ
作用在涡轮上的转矩2T =22.56Nm 载荷系数v A K K K K β==1.15*1*1.05=1.21
弹性影响系数E Z =160Mpa （因选用是钢蜗杆和铸锡磷青铜涡轮相配） 接触系数p Z =3（先假定蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a 的比值） 确定许用接触应力[][]HN H H K '
σσ==268*0.97=259.96MPa
涡轮的基本许用应力[]'
H σ查表得到
应力循环齿数h L jn N 260==60*1*17.95*12000=7103.1? 寿命系数87
7
103.110
?=HN K =0.97
计算中心距 a>47.62mm
查表得：取中心距a=63mm ，模数m=1.6mm ，分度圆直径d1=28mm
这时d1/a=0.44,p p Z Z <'
,则计算结果可用。
4. 蜗杆和涡轮的主要参数与几何尺寸
（1）蜗杆：轴向齿距m P a π==5.024mm ，直径系数q=17.5，头数Z1=1
蜗杆分度圆直径1d =28mm
齿顶圆直径m h d d a a *112+==31.2mm 1*=a h
齿根圆直径m c h d d a f )(2**11+-==24.16mm 2.0*=c 齿高111f a h h h +==3.52mm
渐开线蜗杆基圆直径b
b m z d γtan 11==4.34mm
渐开线蜗杆基圆导程角n b αγγcos cos cos = 蜗杆齿宽1b =55mm
蜗杆节圆直径m x d d 21'12+==28.4mm 分度圆导程角'''01
14163arctan
==q
Z γ 蜗杆轴向齿厚m S a π2
1==2.512mm 蜗杆法向齿厚γcos a n S S ==2.51mm
（2）蜗轮：涡轮齿数Z2=61 变位系数x2=+0.125 蜗轮分度圆直径22mz d ==97.6mm 蜗轮齿顶高)(2*2x h m h a a +==1.8mm20 蜗轮齿根高)(*2*2c x h m h a f +-==1.72mm 蜗轮齿高222f a h h h +==3.52mm
蜗轮喉圆直径m h d d a a *
222+==100.8mm
蜗轮齿根圆直径m c h d d a f )(2**22+-==93.76mm 蜗轮顶圆直径m d d a e 222+≤=104mm 蜗轮齿宽1275.0a d b ≤=23.4mm
蜗轮齿顶圆弧半径m d R a -=2
1
2=12.4mm 蜗轮齿根圆弧半径m c d R a f *1
22
+=
=15.92mm 蜗轮分度圆齿厚m x S n )tan 25.0(22απ+==2.66mm 蜗轮节圆直径2'2d d ==97.6mm
蜗轮咽喉母圆半径222
1a g d a r -==12.6mm 5. 校核齿根弯曲疲劳强度： []F Fa F Y Y m
d d KT σσβ≤=2212
53.1 当量齿数 γ
32
2cos z z v =
=61.31 根据变位系数x2和当量齿数，查表得：齿形系数2Fa Y =2.25 螺旋角系数0
140
1γ
β-
=Y =0.9766
许用弯曲应力[][]FN F F K '
σσ==42.11MPa
根据蜗轮材料得到蜗轮的基本许用弯曲应力[]'
F σ=56MPa
寿命系数97
6103.110?=FN
K =0.75 F σ=24.36MPa<[]F σ,弯曲强度满足。
6. 验算效率：
)
tan(tan )
96.0~95.0(v ?γγ
η+=
v v f a r c t a n =?，v f 与相对滑动速度s v 有关。
γπc o s
1000601
1??=
n d v s =0.79m/s
查表得：0805.2=v ? 52.0=η （自锁蜗杆传动的效率为0.3）
7. 热平衡核算：
摩擦损耗的热流量： )1(10001ηφ-=P P 为蜗杆传递的功率 以自然冷却的方式向外扩散的热流量： )(02a d t t S -=αφ d α箱体表面的传热系数；S 箱体散热面积； 0t 油的工作温度，一般限制在60~70C 0 a t 周围空气的温度，一般为20C 0 热平衡条件： 21φφ=
求既定条件下的油温0t ，或保持正常工作温度所需要的散热面积S 。
伺服电机计算选择应用实例全解
伺服电机计算选择应用实例 1． 选择电机时的计算条件 本节叙述水平运动伺服轴（见下图）的电机选择步骤。 例：工作台和工件的 W ：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf ）=1000 kgf 机械规格 μ ：滑动表面的摩擦系数=0.05 π ：驱动系统（包括滚珠丝杠）的效率=0.9 fg ：镶条锁紧力（kgf ）=50 kgf Fc ：由切削力引起的反推力（kgf ）=100 kgf Fcf ：由切削力矩引起的滑动表面上工作台受到的力（kgf ） =30kgf Z1/Z2： 变速比=1/1 例：进给丝杠的（滚珠 Db ：轴径=32 mm 丝杠）的规格 Lb ：轴长=1000 mm P ：节距=8 mm 例：电机轴的运行规格 Ta ：加速力矩（kgf.cm ） Vm :快速移动时的电机速度(mm -1)=3000 mm -1 ta :加速时间(s)=0.10 s Jm :电机的惯量(kgf.cm.sec 2) Jl :负载惯量(kgf.cm.sec 2) ks :伺服的位置回路增益(sec -1)=30 sec -1 1.1 负载力矩和惯量的计算 计算负载力矩 加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出: Tm = + Tf Tm :加到电机轴上的负载力矩(Nm) F :沿坐标轴移动一个部件(工作台或刀架)所需的力(kgf) L :电机转一转机床的移动距离=P ×(Z1/Z2)=8 mm Tf :滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩=2Nm F ×L 2πη
无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F值取决于工作台的重量， 摩擦系数。若坐标轴是垂直轴，F值还与平衡锤有关。对于水平工 作台，F值可按下列公式计算： 不切削时： F = μ（W+fg） 例如： F=0.05×(1000+50)=52.5 (kgf) Tm = (52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm) = 0.9(Nm) 切削时: F = Fc+μ(W+fg+Fcf) 例如: F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf) Tmc=(154×0.8) / (2×μ×0.9)+2=21.8(kgf.cm) =2.1(Nm) 为了满足条件1，应根据数据单选择电机，其负载力矩在不切削时 应大于0.9（Nm），最高转速应高于3000（min-1）。考虑到加/减速， 可选择α2/3000（其静止时的额定转矩为2.0 Nm）。 ·注计算力矩时，要注意以下几点： 。考虑由镶条锁紧力（fg）引起的摩擦力矩 根据运动部件的重量和摩擦系数计算的力矩通常相当小。镶条 锁紧力和滑动表面的质量对力矩有很大影响。 。滚珠丝杠的轴承和螺母的预加负荷，丝杠的预应力及其它一些因 素有可能使得滚动接触的Fc相当大。小型和轻型机床其摩擦力矩 会大大影响电机的承受的力矩。 。考虑由切削力引起的滑动表面摩擦力（Fcf）的增加。切削力和驱 动力通常并不作用在一个公共点上如下图所示。当切削力很大时， 造成的力矩会增加滑动表面的负载。 当计算切削时的力矩时要考虑由负载引起的摩擦力矩。 。进给速度会使摩擦力矩变化很大。欲得到精确的摩擦力矩值，应 仔细研究速度变化，工作台支撑结构（滑动接触，滚动接触和静压 力等），滑动表面材料，润滑情况和其它因素对摩擦力的影响。 。机床的装配情况，环境温度，润滑状况对一台机床的摩擦力矩影 响也很大。大量搜集同一型号机床的数据可以较为精确的计算其负
电机选型计算-个人总结版(新、选)
电机选型-总结版 电机选型需要计算工作扭矩、启动扭矩、负载转动惯量，其中工作扭矩和启动扭矩最为重要。 1工作扭矩T b计算： 首先核算负载重量W，对于一般线形导轨摩擦系数μ=0.01，计算得到工作力F b。 水平行走：F b=μW 垂直升降：F b=W 1.1齿轮齿条机构 一般齿轮齿条机构整体构造为电机+减速机+齿轮齿条，电机工作扭矩T b的计算公式为： 其中D为齿轮直径。 1.2丝杠螺母机构 一般丝杠螺母机构整体构造为电机+丝杠螺母，电机工作扭矩T b 的计算公式为： 其中BP为丝杠导程；η为丝杠机械效率（一般取0.9~0.95，参考下式计算）。
其中α为丝杠导程角；μ’为丝杠摩擦系数（一般取0.003~0.01，参考下式计算）。 其中β丝杠摩擦角（一般取0.17°~0.57°）。 2启动扭矩T计算： 启动扭矩T为惯性扭矩T a和工作扭矩T b之和。其中工作扭矩T b 通过上一部分求得，惯性扭矩T a由惯性力F a大小决定： 其中a为启动加速度（一般取0.1g~g，依设备要求而定，参考下式计算）。 其中v为负载工作速度；t为启动加速时间。 T a计算方法与T b计算方法相同。 3 负载转动惯量J计算： 系统转动惯量J总等于电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G、丝杠转动惯量J S和负载转动惯量J之和。其中电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G和丝杠转动惯量J S数值较小，可根据具体情况忽略不计，如需计算请参考HIWIN丝杠选型样本。下面详述负载转动惯量J的计算过程。 将负载重量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：
J：电机输出轴转动惯量（kg·m2） W：可动部分总重量（kg） BP：丝杠螺距（mm） GL：减速比（≥1，无单位） J：电机输出轴转动惯量（kg·m2） W：可动部分总重量（kg） D：小齿轮直径（mm） 链轮直径（mm） GL：减速比（≥1，无单位） J：电机输出轴转动惯量（kg·m2） J1：转盘的转动惯量（kg·m2） W：转盘上物体的重量（kg） L：物体与旋转轴的距离（mm） GL：减速比（≥1，无单位） 4 电机选型总结 电机选型中需引入安全系数，一般应用场合选取安全系数S=2。则电机额定扭矩应≥S·T b；电机最大扭矩应≥S·T。同时满足负载惯量与电机惯量之间的比值≤推荐值。 最新文件仅供参考已改成word文本。方便更改
电机常用计算公式和说明
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式 T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝0.0172， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ/ (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝
伺服电机的选型和计算
电机的选择： （1）电机扭矩的计算 负载扭矩是由于驱动系统的摩擦力和切削力所引起的可用下式表达： FL M =π2 式中 M-----电动机轴转距； F------使机械部件沿直线方向移动所需的力； L------电动机转一圈（2πrad ）时，机械移动的距离 2πM 是电动机以扭矩M 转一圈时电动机所作的功，而FL 是以F 力机械移动L 距离时所需的机械功。 实际机床上，由于存在传动效率和摩擦系数因素，滚珠丝杠克服外部载荷P 做等速运动所需力矩，应按下式计算： z z M h h F M B sp SP ao P K 2 11122? ??? ??++=ηππ M 1-----等速运动时的驱动力矩(N.mm) π 2h F sp ao K ---双螺母滚珠丝杠的预紧力矩(N.mm) F ao ------预紧力(N),通常预紧力取最大轴向工作载荷 F m ax 的1/3，即 F ao = 3 1 F m ax 当F m ax 难于计算时，可采用F ao =(0.1~0.12))(N C a ； C a -----滚珠丝杠副的额定载荷，产品样本中可查： h sp -----丝杠导程(mm)； K--------滚珠丝杠预紧力矩系数，取0.1~0.2； P---------加在丝杠轴向的外部载荷(N),W F P μ+=； F---------作用于丝杠轴向的切削力(N)； W--------法向载荷(N),P W W 11+=； W 1-----移动部件重力(N),包括最大承载重力； P 1 -------有夹板夹持时（如主轴箱）的夹板夹持力； μ --------导轨摩擦系数，粘贴聚四氟乙烯板的滑动导轨副09.0=μ，有润滑条件时，05.0~03.0=μ，直线滚动导轨004.0~003.0=μ； η 1 -------滚珠丝杠的效率，取0.90~0.95； M B ----支撑轴承的摩擦力矩，即叫启动力矩(N.m),可以从滚珠丝杠专用轴 承样本中得到，见表2-6（这里注意，双支撑轴承有M B 之和的问题） z 1--------齿轮1的齿数 z 2 --------齿轮2的齿数 最后按满足下式的条件选择伺服电机 M M s ≤1 M s -----伺服电机的额定转距
步进电机——步进电机选型的计算方法
步进电机——步进电机选型的计算方法 步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离× 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲]
定位时间[秒] （2）加/减速运行方式 加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（TL） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动
电动机的选择及设计公式
一、电动机的选择 1、空气压缩机电动机的选择 1.1电动机的选择 （1）空压机选配电动机的容量可按下式计算 P=Q(Wi+Wa) ÷1000ηηi2 (kw) 式中P——空气压缩机电动机的轴功率，kw Q——空气压缩机排气量，m3/s η——空气压缩机效率，活塞式空压机一般取0.7~0.8（大型空压机取大值，小型空压机取小值），螺杆式空压机一般取0.5~0.6 ηi——传动效率，直接连接取ηi=1；三角带连接取ηi=0.92 Wi——等温压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wa——等热压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wi及Wa的数值见表 Wi及Wa的数值表（N·m/m3） 1.2空气压缩机年耗电量W可由下式计算 W= Q(Wi+Wa)T ÷1000ηηiηmηs2 (kw·h) 式中ηm——电动机效率，一般取0.9~0.92 ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——空压机有效负荷年工作小时
2、通风设备电动机的选择 （1）通风设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KQH/1000ηηi (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.2 Q——通风机工况点风量，m3/s H——通风机工况点风压轴流式通风机用静压，离心式通风机用全压，Pa η——通风机工况点效率，可由通风机性能曲线查得 ηi——传动效率，联轴器传动取0.98，三角带传动取0.92 （2）通风机年耗电量W可用下式计算 W=QHT/1000ηηiηmηs 式中ηm——电动机效率， ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——通风机全年工作小时数 3、矿井主排水泵电动机的选择 （1）电动机的选择 排水设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KγQH/1000η (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.5 γ——矿水相对密度，N/m3 Q ——水泵在工况点的流量，m3/s H ——水泵在工况点的扬程，m
步进电机选用计算方法
步进电机选用计算方法 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 选择步进电机需要进行以下计算： （1）计算齿轮的减速比 根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下: i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角（o/脉冲） S ---丝杆螺距（mm) Δ---(mm/脉冲） （2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2） 式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)
电机功率计算公式
电机功率计算公式 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
一，电机额定功率和实际功率的区别 是指在此数据下电机为最佳工作状态。 额定电压是固定的，允许偏差10%。 电机的实际功率和实际电流是随着所拖动负载的大小而不同； 拖动的负载大，则实际功率和实际电流大； 拖动的负载小，则实际功率和实际电流小。 实际功率和实际电流大于额定功率和额定电流，电机会过热烧毁； 实际功率和实际电流小于额定功率和额定电流，则造成材料浪费。 它们的关系是： 额定功率=额定电流IN*额定电压UN*根3*功率因数 实际功率=实际电流IN*实际电压UN*根3*功率因数 二，280KW水泵电机额定电流和启动电流的计算公式和相应规范出处 (1)280KW电机的电流与极数、功率因素有关一般公式是：电流＝((280KW/380V)0.8.5机的电流怎么算 答：⑴当电机为单相电机时由P=UIcosθ得：I=P/Ucosθ,其中P为电机的额定功率，U为额定电压，cosθ为功率因数； ⑵当电机为三相电机时由P=√3×UIcosθ得：I=P/(√3×Ucosθ),其中P为电机的额定功率，U为额定电压，cosθ为功率因数。 功率因数
在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号 cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。 (1) 最基本分析：拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。在这个例子中，功率因数是 (如果大部分设备的功率因数 小于时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2) 基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3) 高级分析：在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而提高系统运行效率。 对于功率因数改善
伺服电机选型计算
电机： 电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中是用字母M表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。 伺服电机： 伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。 伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 工作原理： 1、伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，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，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就
会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 2、交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 3、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）。 交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。
关于伺服电机与步进电机性能比较及选型的计算方法
关于伺服电机与步进电机性能比较及选型的计算方法 内容来源于 https://www.360docs.net/doc/101045582.html,/%C5%C9%BF%CB%D6%B1%C1%F7%B5%F7%CB%D9%C6%F7/blog/i tem/61656f385baf28de7c1e7129.html 步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。 １、伺服电机和步进电机的性能比较 步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司（S A N Y O D E N K I）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072 =0.0027466°，是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。
伺服电机的选定与选择计算
伺服电机的选定 伺服电机的选定软件 可用电脑进行伺服电机选定的 「选定的电机 (Motor Selection Programmer)选定程序 for Windows 版」 「伺服电机的选定中，由于计算复杂而比较困难」，您是否一直苦恼于此？ 手工计算的方法，虽然在1314～1320页有「计算公式」，在1321～1322页有「计算举例」，但如果使用本软件，任何人都可以简单地进行电机的选定。 工作模式的设定画面 电机选择?判定画面 驱动器选择画面
伺服电机的选定 ?使用电机的机械系统的结构要按照标准进行准备。 标准机械组合举例：滚珠丝杆、齿条及齿轮、台车等或者，还有将机械要素分别逐个组合的方法。 机械要素举例：减速机、齿轮、传送带、辊轴、直接作用负荷、偏心圆板负荷、外力等?可以容易地完成动作模式的设定。 此外，在选择电机后，可以用图形显示旋转数及转矩。?因为伺服电机/驱动器的机型数据是作为数据库编入的、 因此不是仅输出每个机型的数据，而是可以自动地选定出最适合的电机。?可自动地显示出可与选定的电机组合的驱动器一览、并可自动地进行驱动器的再生能力的判定。 ?OS ：Microsoft Windows 98/2000/XP 日语版?处理器：486DX/66MHz 以上（推荐Pentium 处理器）?内存：16MB 以上（推荐32MB 以上） ?硬盘：安装时，需要有10MB 以上的未使用空间 ?显示器：可使用分辨率为640×480以上的设备（推荐800×600以上）?碟片装置 ：CD-ROM 驱动器（仅安装时需要） ?备有方便电机选定的「电机选定程序」。请务必使用。请从欧姆龙的Industrial Web 访问。http://www.fa.omron.co.jp/ ※ 进入I-Web 成员目录。请登录后再使用。 特 长 运行环境 获得方法
电机的选型计算资料
电机选型计算书 PZY 电机（按特大型车设计即重量为2500吨） 一、提升电机 根据设计统计提升框架重量为：2200kg,则总提升重量为G=2500+2200=4700kg 。设计提升速度为5-5.5米/分钟，减速机效率为0.95。 则提升电机所需要的最小理论功率： P=386.444495 .0605.58.94700=??? 瓦。 设计钢丝绳绕法示意图： 如图所示F=1/2*G ，V2=2*V1 即力减半，速度增加一 倍，所以F=2350 kg 。 根据设计要求选择电机功率应P ＞4444.386瓦，因为所有车库专用电机厂家现有功率P ＞4444.386瓦电机最小型号 5.5KW ，所以就暂定电机功率P=5.5KW ，i=60。 钢丝绳卷筒直径已确定为260mm ，若使设备提升速度到 5.5m/min 即0.09167m/s ；
由公式： D πων= 可求知卷筒转速： r D 474.1326 .014.311=?==πνω 查电机厂家资料知：电机功率：P=5.5KW 速比： i=60电机输出轴转速为ω=25r ，扭矩为M=199.21/kg ·m ，输出轴径d=φ60mm 。 则选择主动链轮为16A 双排 z=17，机械传动比为： 25474.13i 1' ==z z 54.31474 .131725z 1=?= 取从动轮16A 双排z=33； 1）.速度校核： 所选电机出力轴转速为ω=25r ，机械减速比为33/17，得提升卷筒转速： r 88.1233 17251=?=ω 综上可知：提升钢索自由端线速度： min)/(52.1026.088.1214.3m D =??==πων 则提升设备速度为：v=10.52/2=5.26m/min 。 2）.转矩校核： 设备作用到钢索卷筒上的力为：G/2=2350kg 。
伺服电机如何进行选型
伺服电机选型技术指南 1、机电领域中伺服电机的选择原则 现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。 各种电机的T- 曲线 （1）传统的选择方法 这里只考虑电机的动力问题，对于直线运动用速度v(t) ，加速度 a(t)和所需外力 F(t) 表 示，对于旋转运动用角速度(t) ，角加速度(t)和所需扭矩 T(t) 表示，它们均可以表示 为时 间的函数，与其他因素无关。很显然。电机的最大功率P 电机，最大应大于工作负载所 需的峰值 功率 P 峰值，但仅仅如此是不够的，物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分，但在实际的 传动机构中它们是受限制的。用峰值， T 峰值表示最大值或者峰值。电机的最大速度决 定了 减速器减速比的上限， n 上限 = 峰值， 最大 / 峰值，同样，电机的最大扭矩决定了减速比的下 限， n 下限 =T 峰值 /T 电机，最大，如果 n 下限大于 n 上限，选择的电机是不合适的。反之，则可以通过对每 种电机的广泛类比来确定上下限之间可行的传动比范 围。只用峰值功率作为选择电机的原则是不充分的，而且传动比的准确计算非常繁 琐。 （2）新的选择方法 一种新的选择原则是将电机特性与负载特性分离 开，并用图解的形式表示，这种表示方法使得驱动装置的可行性检查和不同系统间的比较更方 便，另外，还提供了传动比的一个可 能范围。这种方法的优点：适用于各种负载情况；将负载和电机的特性分离开；有关动力 的 各个参数均可用图解的形式表示并且适用于各种电机。因此，不再需要用大量的类比来检 查 电机是否能够驱动某个特定的负载。 在电机和负载之间的传动比会改变电机提供的动力荷载参数。比如，一个大的传动比会减小外部扭矩对电机运转的影响，而且，为输出同样的运动，电机就得以较高的速度旋转， 产生较大的加速度，因此电机需要较大的惯量扭 矩。选择一个合适的传动比就能平衡这相反 的两个方面。通常，应用有如下两种方法可以找到这个传 动比n，它会把电机与工作任务很好地协调起来。一是，从电机得到的最大速度小于电机自身的最大 速度电机，最大；二是，电机任意时刻的标准扭矩小于电机额定扭M 额
电机选型计算公式总结
For personal use only in study and research; not for commercial u s e 电机选型计算公式总结功率：P=FV（线性运动） T=9550P/N(旋转运动) P——功率——W F——力——N V——速度——m/s T——转矩——N.M 速度：V=πD N/60X1000 D——直径——mm N——转速——rad/min 加速度：A=V/t A——加速度——m/s2 t——时间——s
力矩：T=FL
惯性矩：T=Ja L ——力臂——mm （圆一般为节圆半径R ） J ——惯量——kg.m2 a ——角加速度——rad/s2 1. 圆柱体转动惯量(齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量) 8 2MD J = 对于钢材：341032-??= g L rD J π ) (1078.0264s cm kgf L D ???- M-圆柱体质量(kg)； D-圆柱体直径(cm)； L-圆柱体长度或厚度(cm)； r-材料比重(gf /cm 3)。 2. 丝杠折算到马达轴上的转动惯量： 2i Js J = (kgf·cm·s 2) J s –丝杠转动惯量(kgf·cm·s 2)； i-降速比，1 2 z z i = 3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量 g w 22? ?? ???=n v J π g w 2s 2 ? ?? ??=π (kgf·cm·s 2) 角加速度a=2πn/60t v -工作台移动速度(cm/min)； n-丝杠转速(r/min)； w-工作台重量(kgf)； g-重力加速度，g = 980cm/s 2； s-丝杠螺距(cm) 2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量： ()) s cm (kgf 2g w 1 22 2 2 1????? ???????? ??+++=πs J J i J J S t J 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量； J 2-齿轮z 2的转动惯量(kgf·cm·s 2)； J s -丝杠转动惯量(kgf·cm·s 2)；
伺服电机选型计算公式
伺服电机选型计算公式 伺服电机选择的时候，首先一个要考虑的就是功率的选择。一般应注意以下两点： 1。如果电机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电机被烧毁。 2。如果电机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。 也就是说，电机功率既不能太大，也不能太小，要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较： P=F*V/100 (其中P是计算功率，单位是KW，F是所需拉力，单位是N，V是工作机线速度m/s) 此外．最常用的是采用类比法来选择电机的功率。所谓类比法，就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。
具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机，然后选用相近功率的电机进行试车。试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。 验证的方法是：使电机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电机的工作电流，将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。 如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大，则表明所选电机的功率合适。如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电机的功率选得过大，应调换功率较小的电机。 如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电机的功率选得过小，应调换功率较大的电机。 实际上应该是考虑扭矩（转矩），电机功率和转矩计算公式。即T = 9550P/n 式中： P —功率，kW；n —电机的额定转速，r/min；T —转矩，Nm。
伺服电机及选型
伺服电机及选型 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
伺服电机 伺服电机(servomotor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。 “伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思，“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动，当控制信号发出时，转子立即转动；当控制信号消失时，转子能即时停转。因此伺服电机指的是随时跟随命令进行动作的一种电机，是以其工作性质命名的。 伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到一个脉冲就会旋转一个脉冲对应的角度，从而实现位移。伺服本身带有编码器，具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，就会发出对应数量的脉冲。等于是把电机旋转的详细信息反馈回去，形成闭环。这样的话，系统就会知道发了多少脉冲给电机，同时又收了多少脉冲回来，这样就能很精准的控制电机的转动，实现非常精准的定位。 一、伺服电机分类 1、直流伺服 结构简单控制容易。但从实际运行考虑，直流伺服电动机引入了机械换向装置，成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花影响生产，会产生电磁干扰。而且碳刷需要维护更换。机械换向器的换向能力，也限制了电动机的容量和速度。
2、交流伺服 分为永磁同步伺服电机和异步伺服电机。目前运动控制基本都用同步电机。 永磁同步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）。特点如下： 1、控制速度非常快，从启动到额定转速只需几毫秒；而相同情况下异步电机却需要几秒钟。 2、启动扭矩大，可以带动大惯量的物体进行运动。 ? 3、功率密度大，相同功率范围下相比异步电机可以把体积做得更小、重量做得更轻。 ? 4、运行效率高。 ? 5、可支持低速长时间运行。 ? 6、断电无自转现象，可快速控制停止动作。 7、控制和响应性能比异步伺服电机高很多。 二、伺服电机计算 2.1、电机转矩
伺服电机的选型计算方法
伺服电机的选型计算方法
2012-4-17 10:51:00 来源：kingservo
１、
伺服电机和步进电机的性能比较
步进电机作为一种开环控制的系统， 和现代数字控制技术有着本质的联系。 在目前国 内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交 流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。 为了适应数字控制的发展趋势， 运动控 制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。 虽然两者在控制方 式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二 者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般 为 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司 （SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、 0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合 式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以京伺服（KINGSERVO) 全数字式交流伺服电机为例，对于带标准 2500 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采 用了四倍频技术，其脉冲当量为 360°/10000=0.036°。对于带 17 位编码器的电机而言， 驱动器每接收 131072 个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360°/131072=0.0027466°， 是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的 1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。 振动频率与负载情况和驱动器性能有关， 一 般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。 这种由步进电机的工作原理所决定的低频振 动现象对于机器的正常运转非常不利。 当步进电机工作在低速时， 一般应采用阻尼技术来 克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳， 即使在低速时也不会出现振动现象。 交流伺服系统具有 共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检 测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降， 且在较高转速时会急剧下降， 所以其最高工 作转速一般在 300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为 2000RPM 或 3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以京伺服 （KINGSERVO)交流伺服系统为例， 它具有速度过载和转矩过载能力。 其最大转矩为额定转 矩的三倍， 可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。 步进电机因为没有这种过载能力， 在选型时为了克服这种惯性力矩， 往往需要选取较大转矩的电机， 而机器在正常工作期间 又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 五、运行性能不同
电机选型计算公式
附录1：根据负载条件选用电机 电机轴上有两种负载，一种是转矩负载，另一种是惯量负载。选用电机时，必须准确计算这些负载，以便确保满足如下条件： §(1). 当机床处于非切削工作状态时，在整个速度范围内负载转矩应小于电机的连续额定 转矩。 如果在暂停或以非常低的速度运行时，由于摩擦系数增大，使得负载转矩增大并超 过电机的额定转矩，电机有可能出现过热。另一方面，在高速运行时，如果受粘滞性影响，而使转矩增大且超过额定转矩，由于不能获得足够的加速转矩，加速时间常数有可能大大增加。 §(2). 最大切削转矩所占时间（负载百分比即“ON ”时间）满足所期望的值。 §(3). 以希望的时间常数进行加速。一般来说，负载转矩有助于减速，如果加速不成问题， 以同一时间常数进行减速亦无问题。加速检查按以下步骤进行。 (I)假设电机轴按照NC 或位控所确定的ACC/DEC 方式进行理想的运动来得到加速速 率。 (II)用加速速率乘以总惯量（电机惯量＋负载惯量）计算出加速转矩。 (III)将负载转矩（摩擦转矩）与加速转矩相加求得电机轴所需转矩。 (IV)需要确认，第(III)项中的转矩应小于电机的转矩（最大连续转矩），同时，小于伺服放大器电流限制回路所限制的转矩。 第(II)项中的加速转矩由下式来计算。 A.对于线性加速情况 ()() () T N t J J e N N t K e a m a m l K t r M a s K t s a s a = ??+-=-?-????? ? -?-?6021 1111π 式中：T a : 加速转矩（Kg ·Cm ） N M : 快速进给时的电机速度（rpm ） t a: 加速时间（sec ） J m: 电机惯量（Kg ·Cm ·S 2）
电机功率的计算公式
电机功率的计算公式 扬程40米，流量45L/S 也就是每秒要将45L的水提升40米 假设管径是100MM，水的流速是（45*10＾-3）/(π/4*10^-2)=5.732M/S 水每秒获得的能量是动能+势能 动能E1＝0.5*45*5.732＾2＝4237J 势能E2＝45*9.8*40＝17640J 总能量E＝E1+E2＝21877J 所需功率＝21877W＝21.877KW 假设加压泵的效率η＝0.8 则电机所需功率P＝21.877/0.8=27KW 1、三相交流异步电动机的效率：η=P/（√3*U*I*COSφ） 其中，P—是电动机轴输出功率 U—是电动机电源输入的线电压 I—是电动机电源输入的线电流 COSφ—是电动机的功率因数 2、电动机的输出功率：指的是电动机轴输出的机械功率 3、输入功率指的是：电源给电动机输入的有功功率： P=√3*U*I*COSφ（KW） 其时，这个问题有些含糊，按说电动机的输入功率应该指的是电源输入的视在功率：S==√3*U*I 这个视在功率包括有功功率(电动机的机械损耗、铜损、铁损等)、无功功率。
皮带输送机电机功率计算公式 p=(kLv+kLQ+_0.00273QH)K KW 其中第一个K为空载运行功率系数，第二个K为水平满载系数，第三个K为附加功率系数。L为输送机的水平投影长度。Q为输送能力T/H.向上输送取加号向下取负号。 有功功率=I*U*cosφ 即额定电压乘额定电流再乘功率因数 单位为瓦或千瓦 无功功率=I*U*sinφ,单位为乏或千乏. I*U 为容量,单位为伏安或千伏安. 无功功率降低或升高时,有功功率不变.但无功功率降低时,电流要降低,线路损耗降低,反之,线路损耗要升高. 功率因数的角度怎么预算? 许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。 在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：cosφ=P/S=P/[(P2+Q2)^(1/2)] P为有功功率，Q为无功功率。 在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。 1 影响功率因数的主要因素 (1)大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。 (2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。 (3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。 当供电电压高于额定值的10％时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一般无功将增加35％左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。