電機扭矩計算之重物升降具體過程

georgemcu

由于最近正好給自己做一款連桿相關計算的小軟件，看到這題目正好拿來練手，以便完善我的工具。
xiaobing86203的問題引用：
http://www.xa-space.com/thread-481677-1-1.html

現(xiàn)有的電機負載轉矩計算方法，其中垂直直線運動軸的計算都是依附在滾珠絲桿上面，即使負載的產(chǎn)品很重，因為有絲桿在也能抵消一些重力；若沒有絲桿，重物垂直升降，那電機扭矩該如何計算？

       最近在設計振動試驗設備，在做原理方案時，重物要直接升降運動，因之前的設計都是有絲桿做為介質(zhì)，這次沒了絲桿反而不知道如何計算了？哪位大神給支個招~

（PS:我這邊初步做了下分析，結果要升降這個重物的扭矩要370牛米，算出來這么大的力把我嚇一跳，感覺太不準了）


由于本來是想通過回復的方式，但是回帖沒辦法直接插入圖片，請允許我領外立一個主題，順變增加一下我的主題數(shù)。

由于不知道更多的信息，我將做一些假設。
1.假設電機勻速運動，速度為10rad/s
2.忽略摩擦
3.零件尺寸通過臨摹圖片獲得，由于是二維圖，零件厚度我們假設為20mm，材料均為304。


通過建模獲取相關零件參數(shù)，統(tǒng)計如下。
1.轉盤半徑150mm，厚度20mm，質(zhì)量11.31kg,轉動慣量127234.502kg.mm^2(質(zhì)心)

2.中間連桿長度300mm（孔中心距260mm），厚度20mm，質(zhì)量2.343kg，轉動慣量17542.737kg.mm^2(質(zhì)心)

3.平臺 質(zhì)量281.844kg
大致的輸入數(shù)據(jù)已經(jīng)齊了，打開我的小工具，并建立模型并輸入相關數(shù)據(jù)。

得到數(shù)據(jù)，導入EXCEL(主要是便于觀察數(shù)據(jù))

大致計算已經(jīng)完成。
系統(tǒng)轉動慣量與具體的運動方式無關，但是轉矩與你電機運動的運動規(guī)律確切相關，以上得到的轉矩為假設以10rad/s勻速運動而需要的扭矩。
不同的運動規(guī)律需要的轉矩是不一樣的，另外系統(tǒng)等效慣量與需要的扭矩為驅動盤位置的函數(shù)，具體可見以上曲線圖。
以前計算過程，如果與各位大神計算的有出入，望請指導。謝謝！

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陳小困

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禾木工匠

樓主厲害了，問下橫坐標是角度吧？大概是轉一圈的數(shù)據(jù)？

georgemcu

禾木工匠 發(fā)表于 2017-3-19 17:34
樓主厲害了，問下橫坐標是角度吧？大概是轉一圈的數(shù)據(jù)？

是的，逆時針旋轉一周
PS，原來回復也是可以上傳圖片的，哈哈！
點評不能！

xue428032

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子子61961

感謝樓主專業(yè)精湛的對應。
感覺，勻速轉動時轉矩，與其相比，啟動加速或減速時需要的轉矩更大。

georgemcu

子子61961 發(fā)表于 2017-3-19 21:03
感謝樓主專業(yè)精湛的對應。
感覺，勻速轉動時轉矩，與其相比，啟動加速或減速時需要的轉矩更大。

那是肯定的！
這是問什么在伺服電機選型計算里面有1/3法則的原因，那也只是個大概！
實際運用中我們的加速時間很短，加速度就很大，大概可以這樣看T=J*alpha ,等效慣量是哪個位置函數(shù)，再乘以一個很大的加速度，那么需要轉矩就更加大了。

子子61961

georgemcu 發(fā)表于 2017-3-19 22:14
那是肯定的！
這是問什么在伺服電機選型計算里面有1/3法則的原因，那也只是個大概！
實際運用中我們的 ...

謝謝回復。印象中加速時一般很少會做勻加速運動，比如做單弦運動，然后求其中的加速度最大值。

georgemcu

子子61961 發(fā)表于 2017-3-19 21:21
謝謝回復。印象中加速時一般很少會做勻加速運動，比如做單弦運動，然后求其中的加速度最大值。

可以選擇加速方式，甚至可以讓伺服電機按你規(guī)定的運動規(guī)律來走，都可以的。
具體做電機選型計算的時候，可以使用粗略的方式來計算。
T=J系統(tǒng)等效慣量*最大加速度
這個是為什么我把系統(tǒng)等效慣量也列了出來，便于樓主使用，而勻速運動是我假設的，實際用不到的，只是讓大家有個感覺，這個轉矩不是恒定的是轉盤位置的一個函數(shù)。
問題的題主，到是可以使用我第一張圖，也就是系統(tǒng)等效慣量。有了系統(tǒng)等效慣量的最大值后乘以最大的加速度，就可以粗略的求得需要的最大扭矩了。
如果是伺服選型的時候需要有一個慣量匹配的問題。