同步带伺服电机选型计算

文章主要介绍了在实际应用中 对于需要选多大功率的伺服电 机，用一个实例的计算过程和 计算公式给大家参考。

物理概念及公式

§ 力矩與轉動方程式1. 力矩：1) 力矩的意義：使物體轉動狀態產生變化的因素，即當物體 受到不為零的外力矩作用，原為靜止的將開始轉動，原來 已在轉動的，轉速將產生改變。 2) 力矩的定義：考慮開門的情況，如右 圖，欲讓門產生轉動，必須施一外力 F 。施力點離轉軸愈遠愈容易使門轉 動。而外力平形於門面的分力對門的 轉動並無效果，只有垂直於門面的分 力能讓門轉動。綜合以上因素，定義 力矩，以符號 τ表示。 F r θ

r sin

作用線

rF sin F (r sin ) 力量 力臂3

3) 力矩的單位：S.I. 制中的單位為 牛頓 公尺(N m) 4) 力矩的方向與符號：繞固定軸轉動的物體，力矩可使物體 產生逆時鐘方向，或順時鐘方向的轉動。因此力矩為一維 向量。力矩符號規則一般選取如下： 正號：逆時鐘方向。 負號：順時鐘方向。

2. 轉動方程式：考慮一繞固定軸轉動的剛體(如右圖)。距離轉軸為 r 處的一 質量為 m 的質點，受到一力量 F 的作 用，根據切線方向的牛頓第二運動定律 Ft r

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物理概念及公式

文章主要介绍了在实际应用中对于需要选多大功率的伺服电机,用一个实例的计算过程和计算公式给大家参考。

§ 力矩與轉動方程式1. 力矩：1) 力矩的意義：使物體轉動狀態產生變化的因素，即當物體 受到不為零的外力矩作用，原為靜止的將開始轉動，原來 已在轉動的，轉速將產生改變。 2) 力矩的定義：考慮開門的情況，如右 圖，欲讓門產生轉動，必須施一外力 F 。施力點離轉軸愈遠愈容易使門轉 動。而外力平形於門面的分力對門的 轉動並無效果，只有垂直於門面的分 力能讓門轉動。綜合以上因素，定義 力矩，以符號 τ表示。 F rr s in

θ

作用線

rF sin F ( r sin ) 力 量 力 臂3

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3) 力矩的單位：

附 付録附录

付

附录

■ 容量选择计算 ■ 电脑编程器 ■ 参数表

附-1

附 付付録附录

(1) 机械系统的种类

容量选择计算

用可变速电机驱动的机械系统，一般有以下几类。

将伺服系统用于机械系统中时，请注意以下各点。 ①减速比

为了有效利用伺服电机的功率，应在接近电机的额定速度(最高旋转速度)数值的范围使用。在最高旋转速度下连续输出转矩，还是比额定转矩小。 ②预压转矩

对丝杠加预压力，刚性增强，负载转矩值增大。 由预压产生的摩擦转矩，请参照滚珠丝杠规格书。 ③保持转矩

升降机械在停止时，伺服电机继续输出保持力。 在时间充裕的场合，建议使用保持制动。

附-2

附 付録附录

付

附-3

附 付付録附录

＜参考＞

摩擦系数μ的目标值

材质密度

机械效率η的目标值

模数

(齿轮节圆直径)

(模数) ＝ ———————————————

(齿数)

※公制齿轮

※模数

0.5 0.75 0.8 1 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7

链条尺寸

附-4

附 付録附录

容量选择计算，是由机械规格(构成)计算出必要的伺服电机容量的计算。 容量选择计算所需要的项目如下。

付

(2) 容量选择计算

负载惯性矩(机械系统的惯性矩) 负载转矩(驱动机械所需的转矩) 加速/减速时间

伺服电机选型计算,不用下载直接算

①机械系统的决定 负载质量M(kg) ·滚珠丝杠节距P(mm) ·滚珠丝杠直径D(mm) ·滚珠丝杠质量MB(kg) ·滚珠丝杠摩擦系数μ ·因无减速器，所以G=1、η =1

5 10 20 3 0.1 1

②动作模式的决定 单一变化 ·负载移动速度V(mm/s) ·行程L(mm) ·行程时间tS(s) ·加减速时间tA(s) ·定位精度AP(mm)

300 360 1.4 0.2 0.01

速度(mm/s) 300

300

0 0.2 1

0 0.2 时间(s)

③换算到电机轴负载惯量的计算 滚珠丝杠的惯量JB= 1.50E-04 kg.m2

伺服电机选型计算,不用下载直接算

负载的惯量JW= JL=G2x(JW+J2)+J1

1.63E-04 kg.m2

换算到电机轴负载惯量JL=JW

1.63E-04 kg.m2

④负载转矩的计算 对摩擦力的转矩Tw 换算到电机轴负载转矩TL=Tw ⑤旋转数的计算 转数N 7.80E-03 N.m 7.80E-03 N.m

N=60V/P.G

1800 r/min

⑥电机的初步选定[选自OMNUC U系列的

ULTRACT III

Nominal

torqueStand-still

torque

1.18Nm

1.39Nm

2.48Nm

2.60Nm

3.95Nm

4.91Nm

4.00Nm

4.00Nm

4.42Nm

3.50Nm

3.50Nm

3.50Nm

5.30Nm

5.00Nm

5.52Nm

7.34Nm

7.62Nm

6.63Nm

7.62Nm

5.87Nm

9.20Nm

10.40Nm

9.98Nm

13.18Nm

12.84Nm

7.80Nm

10.50Nm

8.98Nm

12.74Nm

12.00Nm

18.40Nm

19.00Nm

16.00Nm

19.00Nm

16.80Nm

17.79Nm

23.16Nm

23.80Nm

23.00Nm

26.60Nm

42.00Nm

34.00Nm

33.00NmNominalspeed2000Rpm6000Rpm2000Rpm5000Rpm1000Rpm2000Rpm5000Rpm5000Rpm2000Rpm3000Rpm4000Rpm5000Rpm1500Rpm3000Rpm4000Rpm2000Rpm2000Rpm3000Rpm3000Rpm4000Rpm3000Rpm2000Rpm4000Rpm2000Rpm2500Rpm1000Rpm4000Rpm5175Rpm350

运动控制解决方案西门子制造自动化和驱动技术集团的运动控制系统部门已推出了一套完整的自动化解决方案，可以满足未来对机床和生产机械的需求。凭借其强大的创新能力，行业知识以及这些解决方案的巨大优势，西门子已成为全球领先的运动控制系统提供商之一。因此，我们可以在不同领域提供成功的案例供您参考。面向各个行业的创新产品，系统，解决方案和服务西门子运动控制系统可以满足很高的要求：所有产品均采用最新技术，具有强大的功能和高质量。此外，系统和产品以最佳方式组合在一起，因此它们始终可以轻松组合到经济的机器解决方案中。相似和运动控制系统如下所述。这些产品构成了创新的系统平台，可用于优化控制系统以满足机床的要求。因此，对于包装，塑料和玻璃，木材和金属，纺织和印刷等众多行业，可以找到最好的经济型运动控制解决方案来满足未来的需求。这些解决方案可以根据新出现的新要求轻松扩展，并且可以与我们的高性能伺服电机，线性电机，转矩电机和标准准电机结合使用。此外，西门子在机器的整个生命周期内为客户提供支持，例如在130个国家/地区的295个服务点提供售前和售后服务，或在运动控制解决方案的应用咨询和机电支持等特殊服务方

面提供支持。应用程序支持：寻求最佳解决方案的安全途径：中国，法国，德

损伤状况 皮带早期破断 原 因 1． 没有考虑到被动轮的惯性力。 而大大增加了负载。 3． 带轮过小。皮带强行弯曲过度。 1． 检查设计。 对 策 2． 负载过大或由于意外事故被动轮停转。从2． 检查设计。 3． 检查设计换成比原最小齿数多的带轮。 4． 搬运，保管，安装操作时应充分注意和小心谨慎。 1． 对带轮进行校正定位。 2． 增加轴承的刚性，并固定牢靠。 3． 修正挡边或更换。 4． 检查设计。 1． 改进设计。 2． 减少皮带张紧力。 3． 改善环境，增加防护罩。 4． 不让皮带沾油或用耐油皮带。 1．a:负载过大。b:初张紧力不足。c：啮合齿数太小。d：轴承刚性不足。 2.a:检查设计，b调整适当的张紧力。c:增大皮带轮直径。增加啮合齿数d:调换轴承。增强轴承刚性并固定牢靠。 皮带边磨损 1． 轴平行度不准。 2． 轴承刚性不足。 3． 带轮挡边弯曲。 4． 带轮的直径比皮带宽度小。 1． 负载过大。 2． 皮带张紧力过大。 3． 掺入磨损性粉尘。 4． 由于油的关系使皮带收缩。 皮带齿面磨损 皮带齿断落 1． 跳齿。 2． 被动轮的轴承烧熔微等意外事故。 带背胶磨损

圆弧同步带轮齿型尺寸(单位：MM)

型号 3M 5M 8M 14M 节距 3 5 8 14 齿高 1.28 2.16 3.54 6.2 底圆半径 0.91 1.56 2.57 4.65 齿槽宽 齿顶圆半径 齿形角 1.9 3.25 5.35 9.8 0.3 0.48 0.8 1.4 ≈14° ≈14° ≈14° ≈14°

HTD-8M同步带轮尺寸表（节距=8.00mm）

规格 22-8M 23-8M 24-8M 25-8M 26-8M 27-8M 28-8M 30-8M 齿数 节径d 外径do 档边直径df 档边内径db 22 56.02 54.65 61 45 23 58.57 57.2 64 48 24 61.12 59.75 68 52 25 63.66 62.29 75 55 26 66.21 64.84 75 55 27 68.75 67.38 75 55 28 71.3 69.9

注塑机交流伺服电机节能改造组件选型指导

2011-11-18 15:30:38 深圳市蓝海华腾技术有限公司 供稿

一、伺服泵系统的原理

速度N控制流量，当流量建立了压力之后，由PID控制速度，稳定油压（即流量，压力均由速度予以控制）

在油压还没有建立的时候，管路尚有空间，此时，用流量正比与转速的方式运转油泵，管路很快充油。油会受到管路的限制，很快建立油压。当油压建立起来之后，利用PID调整出来的转速N控制，由于PID 的平衡作用原理，油压可以稳定在给定值。

总结为：压力未到，伺服马达速度由流量指令控制；压力到达，伺服马达速度由压力指令和压力反馈差值运算出来的速度控制。 注塑机伺服泵的组件与选型配置计算方法。 二、改造组件

1、当面临一套注塑机伺服系统的时候，我们必须考虑与此相关的电气接口和机械接口，以及相关的配件。

◆ 新配套的油泵；（大小规格视原系统流量而定）

◆ 新配套的伺服马达；（大小规格视新油泵排量和系统压力而定）

◆ 新配套的伺服驱动器；（大小规格视新泵排量，压力，和马达额定转速而定） ◆ 连接油泵与马达的法兰盘；（大小规格视油泵，马达的机械安装尺寸而定） ◆ 连接油泵与进出油口的法兰块（压装式或螺栓连接式）；

◆ 压力传感器

同步带受力情况的分析 1 张紧力

同步带安装时必须进行适当的张紧，以使带具有一定的初拉力（张紧力）。初拉力过小会使同步带在运转中因齿合不良而发生跳齿现象，在跳齿的瞬间，可能因拉力过大而使带断裂或带齿断裂；初拉力过小还会使同步带传递运动的精度降低，带的振动噪音变大。而初拉力过大则会使带的寿命降低，传动噪音增大，轴和轴承上的载荷增大，加剧轴承的发热和使轴承寿命降低。故控制同步带传动合宜的张紧力是保证同步带传动正常工作的重要条件。

设F0为同步带传动时带的张紧力，F1、F2、F分别为带传动工作时带的紧边拉力、松边拉力、和有效拉力。为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿，同步带运转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此，紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即

F1-F0=F0-F2或 F1+F2=2F0、F0=0.5（F1+F2） 式1-1

2 压轴力

压轴力即为同步带作用在轴上的力，是紧边拉力与松边拉力的矢量和，如图2-1所示：

图2-1同步带的压轴力、紧边拉力、松边拉力

据机械标准JB/T 7512.3-1994压轴力Q计算如下所示：

Q=KF(F1?F2)