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机械设计中电机选型涉及到惯量,加速力,什么情况需要计算呢?

更新时间:2024-11-21      点击次数:93

一,惯量;

首先惯量是什么?转动惯量是转动惯性大小,衡量刚体抵抗旋转运动的惯性的物理量。说白了就是惯性。

微信图片_20241121222811.jpg

  1. 稳定性:如果负载惯量不匹配可能在加速减速时出现振动,导致系统无法工作。

  2. 控制精度:在电机快速启停因为无法克服惯性导致精度控制无法准确。

  3. 响应速度:惯量不匹配可能启动速度会慢。

所以在匹配电机时,主要是伺服电机,dd马达,凸轮分割器,步进电机等需要快启快停,平稳要求高的结构,需要计算匹配惯量。

二、加速力

加速力就是电机启动时所需克服的力。

计算公式:F=f+ma   a=v/t

F=加速力

f=负载力

m=物体质量

a=加速度

v=线速度

t=加速时间

加速度是速度变化量与发生所用的时间的比值,电机主要是启动时从0转至额定转速的时间,一般要求控制电机是0.2s,普通三相异步电机0.5s。

什么情况计算加速力呢?主要是伺服电机,dd马达凸轮分割器,步进电机等需要快启快停需要计算加速力,普通电机计算一般较少。

以下举例为什么普通电机不用加速力。

普通电机负载300kg  提升速度0.1m/s ,加速时间0.5s

计算负载力

F=mg=300*10=3000n

如果计算加速力

a=v/t=0.1/0.5=0.2

F=f+ma=300*10+300*0.2=3,060n

加速力只是多了60n相当于6kg,只需要在工况系数放大一点即可,可以不用求解。速度大就放大一点即可。如果实在不放心也可以计算。这也是一种经验值。

上一篇文章很多同行评论没有算加速力。

计算上一篇的案例加上加速力实际的电机功率需要多大。

电机选型.jpg

已知条件,普通提升电机

  1. 负载质量:300kg

  2. 提升速度:0.1m/s

  3. 链轮直径:243.6mm

  4. 整机效率:0.8

  5. 传动比:190i

  6. 电机转速1500转

加速度=a=v/t=0.1/0.5=0.2

加速力=F=f+mg=300*10+300*0.2=3060n

扭矩计算=T=Fr

3060*243.6/2/1000=372.7nm         

电机理论实际扭矩=T/i

372/190=1.96nm

电机理论功率

P=T*N/9550=1.96*1500/9550=0.308kw

与上一篇计算只多了8w的电机,只要工况系数放大0.1或者只取原本的1.6也是可以直接驱动,所以加速力对于普通电机的影响并不大。

微信图片_20241121222855.jpg


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