怎樣計算滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機(jī)功率
在機(jī)械設(shè)備里面，滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機(jī)功率的計算十分重要，這篇文章將介紹這方面的經(jīng)驗(yàn)知識。
步驟/方法
速運(yùn)行，非精確計算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）
式中
Ta：驅(qū)動扭矩kgf.mm；
Fa：軸向負(fù)載N（Fa=F+μmg， F：絲杠的軸向切削力N，μ：導(dǎo)向件的綜合摩擦系數(shù)，m：移動物體重量（工作臺+工件）kg，g:9.8 ）；
I：絲杠導(dǎo)程mm；
n1：進(jìn)給絲杠的正效率。
假設(shè)工況：水平使用，伺服電機(jī)直接驅(qū)動，2005滾珠絲杠傳動，25滾珠直線導(dǎo)軌承重和導(dǎo)向，理想安裝，垂直均勻負(fù)載1000kg，求電機(jī)功率：
Fa=F+μmg，設(shè)切削力不考慮，設(shè)綜合摩擦系數(shù)μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；
Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），設(shè)n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M
根據(jù)這個得數(shù)，可以選擇電機(jī)功率。以臺灣產(chǎn)某品牌伺服為例，查樣本得知，額定扭矩大于0.83N.M的伺服電機(jī)是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W額定1.27N.M，是所需理論扭矩的1.5倍，滿足要求）
當(dāng)然咯，端部安裝部分和滾珠絲杠螺母預(yù)壓以及潤滑不良會對系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)扭矩，也稱初始扭矩，實(shí)際選擇是需要考慮的。另外，導(dǎo)向件的摩擦系數(shù)不能單計理論值，比如采用滾珠導(dǎo)軌，多套裝配后的總摩擦系數(shù)一定大于樣本參數(shù)。而且，該結(jié)果僅考慮驅(qū)動這個靜止的負(fù)載，如果是機(jī)床工作臺等設(shè)備，還要考慮各向切削力的影響。
若考慮加速情況，較為詳細(xì)的計算可以參考以下公式（個人整理修正的，希望業(yè)內(nèi)朋友指點(diǎn)）：
水平使用滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機(jī)功率計算：
實(shí)際驅(qū)動扭矩：T=（T1+T2）*e
T：實(shí)際驅(qū)動扭矩；
T1：等速時的扭矩；
T2：加速時的扭矩；
e：裕量系數(shù)。
等速時的驅(qū)動扭矩：T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1）
T1：等速驅(qū)動扭矩kgf.mm；
Fa：軸向負(fù)載N【Fa=F+μmg， F：絲杠的軸向切削力N，μ：導(dǎo)向件綜合摩擦系數(shù)，m：移動物體重量（工作臺+工件）kg，g:9.8 】；
I：絲杠導(dǎo)程mm；
n1：進(jìn)給絲杠的正效率。
加速時的驅(qū)動扭矩：T2=T1+J*W
T2:加速時的驅(qū)動扭矩kgf.m;
T1:等速時的驅(qū)動扭矩kgf.m;
J:對電機(jī)施加的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?【J=Jm+Jg1+（N1/N2）？*〔Jg2+Js+m（1/2*3.14）？〕】
Jm:電機(jī)的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?;
Jg1:齒輪1的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?;
Jg2:齒輪2的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?;
Js:絲杠的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?
?。姍C(jī)直接驅(qū)動可忽略Jg1 、Jg2）
若采用普通感應(yīng)電機(jī)，功率根據(jù)以下公式計算：
P=TN/9549
P：功率；T：扭矩；N：轉(zhuǎn)速
步驟/方法
速運(yùn)行，非精確計算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）
式中
Ta：驅(qū)動扭矩kgf.mm；
Fa：軸向負(fù)載N（Fa=F+μmg， F：絲杠的軸向切削力N，μ：導(dǎo)向件的綜合摩擦系數(shù)，m：移動物體重量（工作臺+工件）kg，g:9.8 ）；
I：絲杠導(dǎo)程mm；
n1：進(jìn)給絲杠的正效率。
假設(shè)工況：水平使用，伺服電機(jī)直接驅(qū)動，2005滾珠絲杠傳動，25滾珠直線導(dǎo)軌承重和導(dǎo)向，理想安裝，垂直均勻負(fù)載1000kg，求電機(jī)功率：
Fa=F+μmg，設(shè)切削力不考慮，設(shè)綜合摩擦系數(shù)μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；
Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），設(shè)n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M
根據(jù)這個得數(shù)，可以選擇電機(jī)功率。以臺灣產(chǎn)某品牌伺服為例，查樣本得知，額定扭矩大于0.83N.M的伺服電機(jī)是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W額定1.27N.M，是所需理論扭矩的1.5倍，滿足要求）
當(dāng)然咯，端部安裝部分和滾珠絲杠螺母預(yù)壓以及潤滑不良會對系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)扭矩，也稱初始扭矩，實(shí)際選擇是需要考慮的。另外，導(dǎo)向件的摩擦系數(shù)不能單計理論值，比如采用滾珠導(dǎo)軌，多套裝配后的總摩擦系數(shù)一定大于樣本參數(shù)。而且，該結(jié)果僅考慮驅(qū)動這個靜止的負(fù)載，如果是機(jī)床工作臺等設(shè)備，還要考慮各向切削力的影響。
若考慮加速情況，較為詳細(xì)的計算可以參考以下公式（個人整理修正的，希望業(yè)內(nèi)朋友指點(diǎn)）：
水平使用滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機(jī)功率計算：
實(shí)際驅(qū)動扭矩：T=（T1+T2）*e
T：實(shí)際驅(qū)動扭矩；
T1：等速時的扭矩；
T2：加速時的扭矩；
e：裕量系數(shù)。
等速時的驅(qū)動扭矩：T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1）
T1：等速驅(qū)動扭矩kgf.mm；
Fa：軸向負(fù)載N【Fa=F+μmg， F：絲杠的軸向切削力N，μ：導(dǎo)向件綜合摩擦系數(shù)，m：移動物體重量（工作臺+工件）kg，g:9.8 】；
I：絲杠導(dǎo)程mm；
n1：進(jìn)給絲杠的正效率。
加速時的驅(qū)動扭矩：T2=T1+J*W
T2:加速時的驅(qū)動扭矩kgf.m;
T1:等速時的驅(qū)動扭矩kgf.m;
J:對電機(jī)施加的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?【J=Jm+Jg1+（N1/N2）？*〔Jg2+Js+m（1/2*3.14）？〕】
W:電機(jī)的角加速度rad/s?;
Jm:電機(jī)的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?;
Jg1:齒輪1的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?;
Jg2:齒輪2的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?;
Js:絲杠的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m?
?。姍C(jī)直接驅(qū)動可忽略Jg1 、Jg2）
若采用普通感應(yīng)電機(jī)，功率根據(jù)以下公式計算：
P=TN/9549
P：功率；T：扭矩；N：轉(zhuǎn)速
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