倍加福 NBB5-18GM50-E2
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。
选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算:
(1)计算齿轮的减速比
根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ)(1-1)式中φ---步进电机的步距角(o/脉冲)
S---丝杆螺距(mm)
Δ---(mm/脉冲)
(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2](1-2)
式中Jt---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)
J1、J2---齿轮惯量(Kg.cm.s2)
Js----丝杆惯量(Kg.cm.s2)W---工作台重量(N)
S---丝杆螺距(cm)
(3)计算电机输出的总力矩M
M=Ma+Mf+Mt(1-3)
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2(1-4)
式中Ma---电机启动加速力矩(N.m)
Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)
n---电机所需达到的转速(r/min)
T---电机升速时间(s)
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-5)
Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)
u---摩擦系数
η---传递效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-6)
Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)
Pt---最大切削力(N)
(4)负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为
fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)]1/2(1-7)
式中fq---带载起动频率(Hz)
fq0---空载起动频率
Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m)
若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.
(5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。
(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2~0.4)Mmax.
电阻率(resistivity)是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻,叫做这种材料的电阻率。
国际单位制中,电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m或ohmm),常用单位是欧姆·平方毫米/米。
电阻率的计算公式
电阻率的计算公式为:ρ=RS/L。p为电阻率,s为横截面积,R为电阻值,L为导线的长度。
电阻率的说明
①电阻率ρ不仅和导体的材料有关,还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内,:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度,ρo是O℃时的电阻率,a是电阻率温度系数。
②由于电阻率随温度改变而改变,所以对于某些电器的电阻,必须说明它们所处的物理状态。如一个220V,1OOW电灯灯丝的电阻,通电时是484欧姆,未通电时只有40欧姆左右。
③电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性,电阻是反映物体对电流阻碍作用。
4电阻率的使用,电阻率除以金属膜的厚度得到所谓方块电阻,工程应用中常用衡量电阻的量一个是电阻率一个是方块电阻;电阻大小为方块电阻乘以金属块的长度和宽度之比。
金属导体的电阻率(表)
几种金属导体在20℃时的电阻率
材料电阻率(Ωm)
(1)银1.6×10-8(5)铂1.0×10-7(9)康铜5.0×10-7
(2)铜1.7×10-8(6)铁1.0×10-7(10)镍铬合金1.0×10-6
(3)铝2.9×10-8(7)汞9.6×10-7(11)铁铬铝合金1.4×10-6
(4)钨5.3×10-8(8)锰铜4.4×10-7(12)铝镍铁合金1.6×10-6
(13)石墨(8~13)×10-6
可以看出金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,非金属和一些金属氧化物更大,而绝缘体的电阻率极大。锗、硅、硒、氧化铜、硼等的电阻率比绝缘体小而比金属大,我们把这类材料叫做半导体(semiconductors)。
总结:常态下(由表可知)导电性能最好的依次是银、铜、铝,这三种材料是最常用的,常被用来作为导线等,其中铜用的最为广,几乎现在的导线都是铜的(精密仪器,特殊场合除外)铝线由于化学性质不稳定容易氧化已被淘汰。银导电性能最好但由于成本高很少被采用,只有在高要求场合才被使用,如精密仪器、高频震荡器、航天等。顺便说下金,在某些场合仪器上触点也有用金的,那是因为金的化学性质稳定故采用,并不是因为其电阻率小所至。
另外一些金属的电阻率
金属温度(0℃)ραo,100
锌20×10-3×10-3
5.94.2
铝(软)202.754.2
铝(软)–781.64
阿露美尔合金20331.2
锑038.75.4
铱206.53.9
铟08.25.1
殷钢0752
锇209.54.2
镉207.44.2
钾206.95.1①
钙204.63.3
金202.44.0
银201.624.1
铬(软)2017
镍铬合金(克露美尔)—70—110.11—.54
钴a06.376.58
康铜—50–.04–1.01
锆30494.0
黄铜–5—71.4–2
水银094.080.99
水银2095.8
锡2011.44.5
锶030.33.5
青铜–13—180.5
铯20214.8
铋201204.5
铊20195
钨205.55.3
钨100035
钨3000123
钨–783.2
钽20153.5
金属温度(0℃)ραo,100
杜拉铝(软)—3.4
铁(纯)209.86.6
铁(纯)–784.9
铁(钢)—10—201.5—5
铁(铸)—57—114
铜(软)201.724.3
铜(软)1002.28
铜(软)–781.03
铜(软)–1830.30
钍20182.4
钠204.65.5①
铅20214.2
镍铬合金(不含铁)20109.10
镍铬合金(含铁)2095—104.3—.5
镍铬林合金—27—45.2—.34
镍(软)207.246.7
镍(软)–783.9
铂2010.63.9
铂100043
铂–786.7
铂铑合金②20221.4
钯2010.83.7
砷20353.9
镍铜锌电阻线—34—41.25—.32
铍(软)206.4
镁204.54.0
锰铜2042—48–03—+.02
钼205.64.4
洋银—17—41.4—.38
锂209.44.6
磷青铜—2—6
铷2012.55.5
铑205.14.4
①0℃和融点间的平均温度系数②铂90%,铑10%*若电阻率单位用欧姆厘米(Ωcm)表示,表中数值应扩大100倍。