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。论文天地欢迎您
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
iφS360Δ11
式中φ步进电机的步距角o脉冲
fS丝杆螺距mm
Δmm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。
JtJ11i2J2JsWgS2π212
式中Jt折算至电机轴上的惯量Kgcms2
J1、J2齿轮惯量Kgcms2
Js丝杆惯量Kgcms2W工作台重量N
S丝杆螺距cm
3计算电机输出的总力矩M
MMaMfMt13
MaJmJt
T×102×10ˉ214
式中Ma电机启动加速力矩Nm
Jm、Jt电机自身惯量与负载惯量Kgcms2
电机所需达到的转速rmi
T电机升速时间s
MfuWs2πηi×10ˉ215
Mf导轨摩擦折算至电机的转矩Nm
u摩擦系数
η传递效率
MtPts2πηi×10ˉ216
Mt切削力折算至电机力矩Nm
Pt最大切削力N
4负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系其估算公式为
fqfq01MfMtMl÷1JtJm1217
式中fq带载起动频率Hz
ffq0空载起动频率
Ml起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩Nm
若负载参数无法精确确定则可按fq12fq0进行估算
5运行的最高频率r