絲桿功率及扭矩計算方法
1）、例如：滾珠絲桿導程為10mm，外徑為32mm，通過螺母轉(zhuǎn)動提升重物300kg，每秒提升70mm。
m*g*v=n*w 由于實際操作過程中不要求精確計算，所以可依功率恒定來算 題中已知信息可得：每秒提升70mm意味著，每秒絲桿轉(zhuǎn)7*2π弧度即W=14π rad/s （導程即為螺母轉(zhuǎn)一圈所走過的螺紋距離。So，導程10mm，提升70mm即螺紋走過了70mm，70/10=7圈，每圈是2π弧度。So，每秒絲桿轉(zhuǎn)7*2π弧度）
結(jié)果：n=mgv/w=300*10*70*0.001/14π=4.8nm
則電機需要選擇9.6NM以上的，估計步進電機都行省錢！ （功率=轉(zhuǎn)矩*角速度）
2)、 怎樣計算滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機功率
(1) 等速運行，非精確計算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1） 式中
Ta：驅(qū)動扭矩kgf.mm；
Fa：軸向負載N（Fa=F+μmg， F：絲杠的軸向切削力N，μ：導向件的綜合摩擦系數(shù)，m：移動物體重量(工作臺+工件)kg，g:9.8 ）； I：絲杠導程mm； n1：進給絲杠的正效率。
(2) 假設工況：水平使用，伺服電機直接驅(qū)動，2005滾珠絲杠傳動， 25滾珠直線導軌承重和導向，理想安裝，垂直均勻負載1000kg，求電機功率：
Fa=F+μmg，設切削力不考慮，設綜合摩擦系數(shù)μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；
Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），設n1=0.94，得
Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M
根據(jù)這個得數(shù)，可以選擇電機功率。以臺灣產(chǎn)某品牌伺服為例，查樣本得知，額定扭矩大于0.83N.M的伺服電機是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W額定1.27N.M，是所需理論扭矩的1.5倍，滿足要求）
當然咯，端部安裝部分和滾珠絲杠螺母預壓以及潤滑不良會對系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)扭矩，也稱初始扭矩，實際選擇是需要考慮的。另外，導向件的摩擦系數(shù)不能單計理論值，比如采用滾珠導軌，多套裝配后的總摩擦系數(shù)一定大于樣本參數(shù)。而且，該結(jié)果僅考慮驅(qū)動這個靜止的負載，如果是機床工作臺等設備，還要考慮各向切削力的影響。
若考慮加速情況，較為詳細的計算可以參考以下公式（個人整理修正的，希望業(yè)內(nèi)朋友指點）：
水平使用滾珠絲杠驅(qū)動扭矩及電機功率計算： 實際驅(qū)動扭矩：T=(T1+T2)*e T：實際驅(qū)動扭矩； T1：等速時的扭矩； T2：加速時的扭矩； e：裕量系數(shù)。
等速時的驅(qū)動扭矩：T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1） T1：等速驅(qū)動扭矩kgf.mm；
Fa：軸向負載N【Fa=F+μmg， F：絲杠的軸向切削力N，μ：導向件綜合摩擦系數(shù)，m：移動物體重量(工作臺+工件)kg，g:9.8 】； I：絲杠導程mm； n1：進給絲杠的正效率。 加速時的驅(qū)動扭矩：T2=T1+J*W T2:加速時的驅(qū)動扭矩kgf.m; T1:等速時的驅(qū)動扭矩kgf.m;
J:對電機施加的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²【J=Jm+Jg1+(N1/N2)²*〔Jg2+Js+m(1/2*3.14)²〕】 W:電機的角加速度rad/s²; Jm:電機的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²; Jg1:齒輪1的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²; Jg2:齒輪2的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²; Js:絲杠的慣性轉(zhuǎn)矩kg.m²
（電機直接驅(qū)動可忽略Jg1 、Jg2）
若采用普通感應電機，功率根據(jù)以下公式計算： P=TN/9549
P：功率；T：扭矩；N：轉(zhuǎn)速
3) 注意事項
伺服電機與步進電機有很大差別，步進電機啟動力矩要求的比較大，否則會出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象
3）、怎樣將作用在絲桿上的扭矩換算成推拉力
F=2*π*M/L【沒考慮摩擦】 F：推力 M：扭矩 L：絲桿導程
計算時注意轉(zhuǎn)化成標準單位即可 |
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