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有个升降的轴 轴重大概120KG 请问 需要多大的汇川伺服电机， 我查了一下 这个轴承重是120KG，丝杆直径是 30MM,螺距是6mm, 长度是300，升降速度 是500R/MIN, 减速比 6
联系人:Plc徐进
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发布时间:2023-11-14 19:47
浏览:2648次
上一条: 有一个偏心轮工况 可以帮助选择一下汇川伺服电机吗，现在知道的参数是 偏心轮 质量为3.77KG 偏心距 为50MM,偏心轮半径 为 80MM, 请推荐一下 汇川伺服型号 2023-11-14 14:29
下一条: 还有1个 左右平移的电机，称重 300KG 梯形丝杆直径 32MM,螺距6MM,长度 3500MM,平移速度 860R/MIN, 速比 3，这个可以计算出 所需 伺服的功率吗 谢谢 2023-11-14 19:48
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核心参数：
负载质量 (m)： 120 kg
丝杠导程 (P)： 6 mm = 0.006 m (关键参数，决定移动距离与转速关系)
负载侧转速 (N_load)： 500 r/min (升降速度)
减速比 (i)： 6
计算步骤：
1. 计算电机轴所需转速 (N_motor)：
电机转速 = 负载转速 × 减速比
N_motor = N_load × i = 500 r/min × 6 = 3000 r/min
2. 计算负载产生的轴向力 (F)：
轴向力主要由重力产生（忽略摩擦和加速力初算）
F = m × g = 120 kg × 9.8 m/s² ≈ 1176 N
3. 计算负载转矩折算到电机轴 (T_load_motor)：
丝杠将旋转运动转换为直线运动。负载转矩折算到电机轴公式：
T_load_motor = (F × P) / (2 × π × η × i)
其中：
* F：轴向力 (1176 N)
* P：丝杠导程 (0.006 m)
* π：圆周率 ≈ 3.1416
* η：丝杠传动效率 (假设取0.9，常见滚珠丝杠效率范围)
* i：减速比 (6)
代入计算：
T_load_motor = (1176 N × 0.006 m) / (2 × 3.1416 × 0.9 × 6) ≈ (7.056 Nm) / (33.929) ≈ 0.208 Nm
4. 考虑安全系数与加速转矩：
* 0.208 Nm 是克服负载重力匀速运行所需的最小转矩。
* 必须考虑安全系数： 为了应对摩擦、效率波动、加速需求以及保证可靠性和寿命，需要放大这个转矩。对于升降应用，安全系数通常取1.5到2.5或更高。这里取2.0作为保守估计。
* 加速转矩： 电机启动或速度变化时需要额外的转矩来克服系统惯量并产生加速度。这需要知道系统转动惯量和要求的加减速时间才能精确计算。在初选电机时，通常将匀速负载转矩乘以一个系数来估算总需求转矩。对于有加减速要求的系统，这个系数可能在1.2到2.0之间。这里假设加减速要求一般，取系数1.3。
* 估算所需电机额定转矩 (T_motor_req)：
T_motor_req ≈ T_load_motor × 安全系数 × 加速系数 ≈ 0.208 Nm × 2.0 × 1.3 ≈ 0.541 Nm
5. 匹配汇川伺服电机：
* 所需电机转速：3000 r/min
* 所需电机额定转矩：≥ 0.541 Nm
* 查看汇川伺服电机样本（例如常用的IS620P系列）：
* 400W (0.4kW) 电机 (型号如 IS620PS01R6I)： 额定转矩通常为 1.27 Nm (在3000r/min时)，远大于0.541 Nm。
* 200W (0.2kW) 电机 (型号如 IS620PS01R4I)： 额定转矩通常为 0.64 Nm (在3000r/min时)，仍然大于0.541 Nm。
* 初步结论：
* 从转矩和转速角度看，200W 的汇川伺服电机 (如IS620PS01R4I) 的额定转矩 (0.64 Nm) 已满足计算需求 (0.541 Nm)。
* 推荐选择：400W 电机 (IS620PS01R6I)。理由如下：
* 余量充足： 400W电机提供更大的转矩余量(1.27Nm vs 0.541Nm)，能更从容地应对实际摩擦、更高的加减速要求、效率损失以及可能的负载变化。
* 发热更小： 在相同负载下工作，功率更大的电机工作电流相对更小，发热更低，寿命和可靠性更优。
* 适应性更强： 为未来可能的负载增加或速度提升留有空间。
* 成本考虑： 200W与400W电机成本差异通常不大，而400W带来的性能余量和可靠性提升是显著的。
6. 重要注意事项 (必须考虑)：
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* **摩擦转矩：** 上述计算假设丝杠效率为0.9，这已经包含了部分摩擦。但实际系统的支撑轴承、导轨滑块、密封件等都会产生额外的摩擦转矩。这部分需要在详细设计时估算或测量，并增加到负载转矩中。选择400W电机提供了容纳这部分摩擦的更好余量。
* **加速/减速转矩：** 这是选型的关键！0.541Nm的估算值是基于假设的加速系数。实际所需加速转矩取决于：
* **系统总转动惯量：** 包括电机转子惯量、减速机惯量、丝杠惯量、联轴器惯量以及负载折算到电机轴的惯量。
* **要求的加速度：** 系统需要多快达到目标速度（500r/min负载侧）？加减速时间越短，需要的加速转矩越大。
* **精确计算加速转矩需要知道总惯量和加减速时间。** 如果您的应用对升降速度的加减速过程有要求（例如要求1秒内加速到全速），**必须进行详细的惯量匹配和加速转矩计算**。否则，仅按匀速转矩选型，在启动时可能会过载报警或无法达到要求的加速度。400W电机在应对一定程度的加速要求上比200W更有优势。
* **丝杠直径与长度：** 直径30mm，长度300mm（假设是行程）的丝杠刚性很好，弯曲和振动问题较小，对选型影响不大。但如果是总长度300mm，则有效行程会更短。
* **减速比确认：** 减速比6是合理的，它将负载转速500r/min转换为电机3000r/min，这是伺服电机比较高效的工作区间。
* **制动器：** 对于垂直升降应用，**必须配备失电制动器（抱闸）**。当伺服驱动器断电或发生故障时，制动器能立即锁住电机轴，防止负载因重力坠落，这是至关重要的安全装置。选型时需选择带制动器的电机型号（如IS620PS01R6I-B，末尾带-B）。
* **驱动器匹配：** 选择与电机功率匹配的伺服驱动器（如400W电机配IS620P 400W驱动器）。
* **专业校核：** 以上计算是基于您提供参数和合理假设的初步估算。在实际采购和应用前，**强烈建议：**
1. 收集更精确的系统参数（各部件惯量、摩擦系数、要求的加减速时间）。
2. 使用汇川的选型软件（如AutoShop）进行详细计算和仿真。
3. 咨询汇川技术支持或经验丰富的自动化工程师进行最终校核。
总结建议：
基于负载120kg、丝杠螺距6mm、负载转速500r/min、减速比6的参数。
初步估算匀速负载转矩约0.208Nm（折算到电机轴）。
考虑安全系数和加速系数后，估算所需电机额定转矩≥0.541Nm。
汇川400W 伺服电机 (如IS620PS01R6I-B) 的额定转矩(1.27Nm @3000r/min) 满足需求并提供充足余量，推荐选用。务必选择带制动器(-B)的型号。
200W电机(0.64Nm)在理论计算上勉强满足匀速需求，但缺乏应对摩擦、加速和未来变化的余量，不推荐用于此应用。
关键：必须进行详细的加速转矩计算和惯量匹配验证，并咨询专业人士进行最终确认。