冒死上傳⚠目前最完整的《機械設計工程師教程》，包含所有知識點，從入門到精通，學完即可上崗！ P12 - 【電機選型】輸送機構中步進電機的選型

大家好，我是雲飛老師 今天開始講解步進電機選型專題的第11節課 也就是皮帶輸送機中步進電機的選型 先來看一下已知條件都有哪些 首先就是皮帶以及工作物的總質量是1.5千克 比較輕 那麼滾筒的直徑是30毫米 滾筒的質量是0.1千克 滑動面的摩擦係數指的是皮帶 跟皮帶下方支撐結構之間的摩擦係數是0.2 整個機構的傳動效率是0.9 那麼物料輸送的速度100毫米每秒 然後皮帶輸送機是經常要啓停的 所以說要考慮到慣量 好，那麼電機的相數選幾相的呢 像步進電機有兩相的 有三相的 有五相的 那麼皮帶輸送機很明顯對於精度沒有什麼要求 所以說兩相步進電機就足夠了 如果說有要求的話可以選擇五相的 那麼兩相步進電機步進角是1.8度 也就是說你給電機一個脈衝 它的輸出軸就能夠旋轉1.8度 好，那麼接下來計算一下轉速 那麼這裏轉速呢，它等於輸送的速度再除以滾筒的周長啊 那麼這裏 v 就是輸送的速度了 C 呢就是滾筒的周長 這個公式經常使用到 大家可以記一下 好，那輸送的速度是假設 0.1 米每秒 那麼滾筒的周長 πd 其中 π 是 3.14 d 就是 30 毫米，0.03 米 所以說，通過計算 得到的這個轉速是 1.06 轉每秒 也就是 63.7 轉每分鐘 這裏是我需要滾筒的轉速 至於說電機輸出的轉速是什麼樣子的 我們來看 如果說電機輸出的轉速也是 63.7 轉每分鐘的話 那步進電機在轉速較低的時候 容易出現低頻振動的問題 對吧 好，我們往後看 你可以去調低 電機它輸出的轉速調到 63.7 轉每分鐘 但是容易低頻振動 你也可以加這個減速器 去放大電機輸出的轉速 比如說我們讓這個減速器的減速比是5的話 那麼此時電機輸出的轉速是多少呢 318轉每分鐘 經過減速器然後滾筒的轉速就是63.7了 好如果說減速比是10的話 電機的 這個實際轉速就是637轉每分鐘 經過減速器滾筒的轉速還是63.7 對吧好這是加減速器 那麼我呢更推薦使用減速比為5的 因為我們使用步進電機是在200到 600轉之間去使用這個步進電機 如果說轉速過高的話 電機輸出的扭矩會急速的下滑的 所以說減速比為5要更加合適一些 來我們再往下看 這裡調低轉速也不選用 因為容易低頻振動 好接下來計算扭矩 我們要算的是兩個扭矩 一個是勻速的一個是加速的 好那麼勻速扭矩就是力乘力臂 加速扭矩呢慣量乘以角加速度 這兩個公式大家可以記一下經常會使用到 好那麼這個勻速扭矩中的力 也就是我利用滾筒帶動皮帶 輸送物料所需要克服的力 包含了摩擦力，包含了什麼呢？張緊力 張緊力一般是默認爲摩擦力三分之一 代數值就行了，摩擦係數咱們給的是多少啊 0.2 對吧 好，m 呢 1.5 千克 小 g 呢重力加速度咱們取 10 方便計算，得到的數值那就是 4 牛的樣子 好，那麼力臂就是滾筒的半徑 滾筒的直徑是 0.03 米 滾筒的半徑呢 0.015 米對吧 好，那相乘得到的數值就是 0.06 牛米 這是帶動機構勻速運動時需要電機輸出的扭矩大小了 好，那麼加速扭矩呢？慣量乘角加速度嘛，對吧 慣量包含了滾筒旋轉的，包含了物料平移的 好，來我們計算一下，計算一下 打開東方馬達電機選型的軟件 然後我們找到慣性計算，點擊一下 好，我們看這裏有四種運動狀態，我們找圓柱 因爲滾筒它就是一個圓柱，對吧 繞着 X 軸旋轉，這裏別選錯了 點擊 Y 軸的話，滾筒相當於說掄起來了 點擊X軸 然後計算模式我們點質量 那麼滾筒的直徑是多少來着 已知條件裏面給了 30 毫米 把 30 寫在這個位置 滾筒的質量 0.1 千克 把 0.1 千克寫在這裏 得到的數值就是 0.122 0.122 好，注意一下慣量的話 它包含了旋轉和平移的 旋轉用的公式就是 2 分之 1 的 mr 方 m 是滾筒的質量 r 呢滾筒半徑 得到的結果就是 0.122 0.112 好，那麼乘以 10 的 -4 次方千克平方米 因爲有兩個滾筒所以說要乘以 2 那就是 0.224 乘以 10 的 -4 次方千克平方米了 好，那麼平移就是直線運動 那麼咱們把這個質量填寫進來 負載的質量是 1.5 千克的對吧 好，那麼單位動量就是滾筒的周長 滾筒的直徑我們是知道 30 毫米是吧 再乘以 3.14 就是滾筒周長了 94.2 好，計算出的結果就是 3.372 那麼我們來看 3.372 乘以 10 的 -4 次方千克平方米 兩者相加 3.6 好，那麼角加速度的話 它等於 2πn 除以加速時間 t 步進電機加速時間 我們一般默認爲 0.2 秒 好，轉速的話 要代入的是轉每秒 因爲角加速度它的單位是弧度每秒方 所以說我們代入的是 1.06 轉每秒 得到的結果就是 33.284 弧度每秒方了 兩者相乘就是加速扭矩的數值了 多少呢？0.012 牛米 加上勻速扭矩的 0.00 牛米 就是我帶動機構運動時需要電機輸出的最大扭矩了 0.072 牛米 好，那麼我們要選電機 那麼要給一定安全係數 要考慮到整個機構的運動存在機械效率傳動效率 然後呢，這裏用到減速器了 我們要除以減速比 好，那麼咱們假設就是用減速比爲 5 的減速器 那麼我需要電機輸出扭矩就是 0.032 了 減速比爲10的，咱們就暫時不考慮 好吧，0.032牛米 這是我需要電機輸出的扭矩 那麼接下來就是要去選一個電機來打開樣冊 這是雷賽兩相步進電機的樣冊 我們直接看保持轉矩 比如說20的保持轉矩是0.03 還有一個0.05 0.05的這個能夠滿足要求 扭矩夠用 但是我們要往後看 看它的轉子慣量 是3.8乘以10的負7次方千克平方米的 那麼進行慣量匹配的時候 就是用總慣量除以減速比的平方 再除以電機轉動慣量 總慣量是已經算好的 是3.6乘以10的負4次方 再除以25 得到的結果就是0.144 如果說除的是這個 3.8乘以10的負7 咱們可以來算一下 打開計算器 0.144 我們先放進來 144 再除 多少呢 ？呃，3.8 ，3.8啊 得到的這個是結果 然後再乘1000 37 這個 慣量比是37，絕對不行 對吧？絕對不行啊，滿足不了我們對於精度顯示的要求 好，那 再往下看 啊，再往下看呃 這裏有28的 是吧？ 好 0.06牛米 滿 滿足要求 啊，0.1的也滿足要求 好，那麼對應的轉動慣量 ， 一個是9乘以10的負7 一個是13乘以10的負7 哪一個能滿足要求呢？我們看 啊還 還是先把0.144 放在這兒啊，那麼除 呃， 除這個九啊， 再乘一千 是16 16的話勉強 夠用，但是 小於10要更好， 那咱們再拿13算一下 0.144除以13 1000 我們來看結果 11的話，輸送機是足夠了的 所以說我們就選它就可以了 但如果說你想小於10，呃 讓這個精度響應時間能夠滿足你的要求的話， 咱們可以再選稍微大一點的， 好吧，我這裏就選擇這個慣量比是11的了 好，那麼我們來看法蘭尺寸多少呢 保持轉矩0.19 轉動慣量的話就是0.013乘以10的負4次方千克平方米 大家在進行慣量匹配時 這個單位一定要統一， 好吧 這個克平方釐米換算成千克平方米的話， 要乘以10的負7的， 好吧？ 好， 那今天呢，關於這個輸送機構中不緊定力選型啊 講這麼多， 我是一飛老師， 咱們下節課再見啊！