3 交流伺服电机的选用
在包装机械的设计中,选用交流伺服电机时,常常需要进行以下几个方面的计算。
3_1 负载转动惯量的折算
交流伺服电机在包装机械上作为一个执行元件,
并不是普通意义上的动力源,而在运动控制系统的设计中,负载通过机械传动系统对电机轴的折算惯量,是必须要考虑的因素,这是因为:
(1)为了提高系统的动态响应性能,负载折算到电机轴上的折算惯量与电机轴本身的转动惯量之间必须匹配(匹配的条件是:负载的折算惯量应小于电机惯量的2.5倍。参照的是数控机床的设计标准);
(2)在电机选型的过程中,特别是在加速/减速时间很短(快速启停)的应用场合,常需要计算加速扭矩,这时也需要用到负载对电机轴的折算惯量。惯量折算的原则是保持折算前后两个系统储存的动能相同。下面是两种折算惯量的计算方法:
3.1.1 齿轮(或皮带轮传动)
3.1.2 丝杠螺母传动
3.2 负载扭矩的折算
在电机选型时,必须计算出负载通过机械系统对电机轴的折算扭矩,折算的原则是保持折算前后两个系统传递的功率不变;以下是在几种常见的机械传动方式下扭矩的折算。
3.2.1 重物提升
3.2.2 丝杠螺母传动
3.2.3 同步带或齿轮齿条传动
3.3 电机工作扭矩的计算
在最后选取电机时,除了要计算负载的折算扭矩外,还要考虑电机在加速或减速时的惯性扭矩。在选用电机时,应以加速时电机的工作扭矩为依据,并根据实际情况,选取合适的安全系数。
3.4 电机工作转速及脉冲当量的计算
在运动控制系统的设计中,还需根据被控物体的工作速度或转速计算电机转速n (r/min)。
3.4.1 重物提升
3.4.2 丝杠螺母传动
3.4.3 同步带或齿轮齿条传动
3.4.4 齿轮或带轮传动
4 结束语
在包装机械上,同样作为执行电机的还有步进电机,其应用比交流电机更普遍,究其原因,主要有以下两个方面:
(1)使用步进电机,控制器的设计相对比较容易,易于实现;
(2)选用交流伺服电机来设计控制系统,其成本比选用步进电机高。
但是,由交流伺服电机组成的控制系统,其高效率、高精度、高稳定性等优良性能,远可以抵消它在价格方面的弱势,并且随着交流伺服电机的广泛应用,其性价比将越来越高。专家们预言:21世纪机械制造业的竞争,其实质就是数控技术的竞争;可以说,在包装机械上,针对交流伺服电机开发的数控系统的“匮乏”,已成为制约我国包装机械上档次的一个重要方面。