如何根據(jù)用戶提供的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行伺服選型和初步工程計(jì)算，黃岑工程師結(jié)合案例分享伺服選型的工程計(jì)算全過(guò)程，值得大家學(xué)習(xí)和借鑒。
工況技術(shù)參數(shù)
◆ 基于V90伺服電機(jī)的選型，要求編碼器類型為多圈絕對(duì)值編碼器
◆ 機(jī)械結(jié)構(gòu)為垂直升降機(jī)構(gòu)，電機(jī)-減速機(jī)-滾珠絲杠的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)
◆ 額定負(fù)荷總質(zhì)量為2500kg
◆ 滾珠絲杠的最大行程為1500mm
◆ 要求升降機(jī)構(gòu)能在30s內(nèi)完成500mm的位移
◆ 絲杠的摩擦系數(shù)為0.005
◆ 絲杠的傳動(dòng)效率為0.94
◆ 減速機(jī)的傳動(dòng)效率為0.75
◆ 導(dǎo)向摩擦力忽略不計(jì)
◆ 電機(jī)、減速機(jī)、絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)(初步選型設(shè)計(jì))
◆ 要求系統(tǒng)有1.5倍額定負(fù)荷的工況下連續(xù)工作能力
要求計(jì)算一下數(shù)據(jù)：
①V90電機(jī)的型號(hào)；
②減速比；
③絲杠導(dǎo)程；
④工作速度與加速度。
伺服選型的初步工程計(jì)算過(guò)程
1、確定工藝速度范圍
根據(jù)已知設(shè)計(jì)要求，“要求升降機(jī)構(gòu)能在30s內(nèi)完成500mm的位移”，即l=500mm；t=30s，可得：最小工藝速度：V_Min=l/t=500÷30=16.667mm/s；最大工藝速度：V_max=2×l/t=33.333mm/s
2、確定最小加速度
a_Min=2×V_Max/t=2.222mm/s^2；a_Max當(dāng)然是可以無(wú)窮大
3、確定最小輸出功率
垂直升降機(jī)構(gòu)，m=2500kg；勻速牽引力F=mg=24500N；勻速牽引功率范圍P=F×V=0.4-0.8kW；電機(jī)功率需求范圍P_M=P/η=0.53-1.07kW；η=0.75
4、確定V90的功率段應(yīng)選＞0.75kW確定額定轉(zhuǎn)速n_N=2000RPM
5、根據(jù)最大工藝線速度V_Max，確定額定線速度V_N=1.1×V_Max
6、根據(jù)V_N=L×n_N/i/60，取L=5.0mm，則i=4.5；取L=10.0mm，則i=9.0；V_N≈37.0mm/s
7、額定載荷下：重力G=m×g=24500N；絲杠摩擦力f=k×G=122.5N；最小加速力F_a=m×a=5.56N；最小合力F=G+f+F_a=24629N
8、根據(jù)絲杠推力F×L/1000=M×i×η×2×Pi×0.94，得到電機(jī)最小需求扭矩M_Min=6.18Nm
9、根據(jù)M=9550×P/n，得到額定轉(zhuǎn)速下電機(jī)最小需求功率P_Min=1.294kW
10、伺服電機(jī)選型：額定功率P_N=1.5kW；額定轉(zhuǎn)速n_N=2000RPM；額定扭矩M_N=7.16Nm
11、絲杠額定推力F_N=M_N×i×η×2×Pi×0.94×1000/L=28544.6N
12、額定載荷下最大加速度a_Max=(F_N-G-f)/m=1568.9mm/s^2
以下昌暉儀表小編是整理自網(wǎng)絡(luò)的兩篇文章：《伺服電機(jī)的選型計(jì)算方法》和《伺服電機(jī)選型應(yīng)考慮因素》，供大家學(xué)習(xí)和參考。
《伺服電機(jī)選型計(jì)算方法》
1、轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確認(rèn)。
2、電機(jī)軸上負(fù)載力矩的折算和加減速力矩的計(jì)算。
3、計(jì)算負(fù)載慣量。慣量的匹配，以多摩川伺服電機(jī)為例，部分慣量匹配可達(dá)50倍，但實(shí)際越小越好，這樣對(duì)精度和響應(yīng)速度好。
4、再生電阻的計(jì)算和選擇，對(duì)于伺服，一般2kW以上，要外配置。
5、電纜選擇。編碼器電纜雙絞屏蔽的，對(duì)于多摩川伺服等日系產(chǎn)品絕對(duì)值編碼器是6芯，增量式是4芯。
這里只考慮電機(jī)的動(dòng)力問(wèn)題，對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)用速度v(t)，加速度a(t)和所需外力F(t)表示，對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用角速度 (t)，角加速度(t)和所需扭矩T(t)表示，它們均可以表示為時(shí)間的函數(shù)，與其他因素?zé)o關(guān)。很顯然。電機(jī)的最大功率P電機(jī)，最大應(yīng)大于工作負(fù)載所需的峰值功率P峰值，但僅僅如此是不夠的，物理意義上的功率包含扭矩和速度兩部分，但在實(shí)際的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中它們是受限制的。用峰值，T峰值表示最大值或者峰值。電機(jī)的最大速度決定了減速器減速比的上限，n上限=峰值，最大/峰值，同樣，電機(jī)的最大扭矩決定了減速比的下限，n下限=T峰值/T電機(jī)，最大，如果n下限大于n上限，選擇的電機(jī)是不合適的。反之，則可以通過(guò)對(duì)每種電機(jī)的廣泛類比來(lái)確定上下限之間可行的傳動(dòng)比范圍。只用峰值功率作為選擇電機(jī)的原則是不充分的，而且傳動(dòng)比的準(zhǔn)確計(jì)算非常繁瑣。
上述伺服電機(jī)選型計(jì)算比較麻煩，有時(shí)也需要，還可以選擇的方法是：
一種新的伺服電機(jī)選擇原則是將電機(jī)特性與負(fù)載特性分離開(kāi)，并用圖解的形式表示，這種表示方法使得伺服驅(qū)動(dòng)器的可行性檢查和不同系統(tǒng)間的比較更方便，另外，還提供了傳動(dòng)比的一個(gè)可能范圍。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：適用于各種負(fù)載情況；將負(fù)載和電機(jī)的特性分離開(kāi)；有關(guān)動(dòng)力的各個(gè)參數(shù)均可用圖解的形式表示并且適用于各種電機(jī)。因此，不再需要用大量類比來(lái)檢查電機(jī)是否能夠驅(qū)動(dòng)某個(gè)特定的負(fù)載。
在電機(jī)和負(fù)載之間的傳動(dòng)比會(huì)改變電機(jī)提供的動(dòng)力荷載參數(shù)。比如，一個(gè)大的傳動(dòng)比會(huì)減小外部扭矩對(duì)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，而且，為輸出同樣的運(yùn)動(dòng)，電機(jī)就得以較高的速度旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較大的加速度，因此電機(jī)需要較大的慣量扭矩。選擇一個(gè)合適的傳動(dòng)比就能平衡這相反的兩個(gè)方面。通常，應(yīng)用有如下兩種方法可以找到這個(gè)傳動(dòng)比n，它會(huì)把電機(jī)與工作任務(wù)很好地協(xié)調(diào)起來(lái)：①?gòu)碾姍C(jī)得到的最大速度小于電機(jī)自身的最大速度 電機(jī)，最高速度；②電機(jī)任意時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)扭矩小于電機(jī)額定扭矩M額定。
《伺服電機(jī)選型應(yīng)考慮因素》
1、伺服電機(jī)選型考慮因素
①你需要的轉(zhuǎn)矩；
②你需要的轉(zhuǎn)速；
③你設(shè)備運(yùn)行的電壓；
④你的預(yù)算；
⑤你能接受的交貨期；
⑥你選擇電機(jī)的品牌；
⑦你選的電機(jī)是否要帶剎車；
⑧如果有帶減速機(jī)的話，要注意電機(jī)與減速機(jī)的接口；
⑨有些還要考慮啟動(dòng)停止時(shí)間；
2、在伺服電機(jī)選型的時(shí)候考慮以上因素的順序
①先確定你的設(shè)備的速度和負(fù)載；
②再算出你所需電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速(如何有減速機(jī)的也要考慮進(jìn)去)；
③根據(jù)你的預(yù)算去選擇國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口品牌(建議用國(guó)產(chǎn)的就可以)；
④確實(shí)了品牌也就等于確定了交貨期，進(jìn)口的一般在半個(gè)月到一個(gè)月以上，國(guó)產(chǎn)的一般在一周左右。
⑤若電機(jī)要接減速機(jī)話，那么要在第考慮電機(jī)輸出軸和法蘭是否與減速機(jī)相配；
⑥根據(jù)功能要求是否帶剎車；
⑦若有啟動(dòng)停止時(shí)間的要求的話，在計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)矩的時(shí)候就得把負(fù)載慣量算進(jìn)去。
大概就這么多了，再加一點(diǎn)個(gè)人的觀點(diǎn)，最好不要用日本貨，日本的東西現(xiàn)在也比以前差了,性能好的是不賣我們的，而且性價(jià)比也一般,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)某些廠家也做得不錯(cuò)。
