如何计算滚珠丝杠的电机驱动扭矩

如何计算滚珠丝杠的电机驱动扭矩

在确定电机尺寸时，最重要的因素之一是所需的扭矩。通常，电机扭矩-速度曲线勾勒出允许扭矩的两个主要区域：连续和间歇。间歇性电机扭矩只允许短时间（由制造商指定），并且在大多数情况下是加速期间所需的扭矩。电机的连续转矩是通过计算整个应用程序中发生的所有转矩的均方根来确定的，通常包括加速期间的转矩、恒速期间的转矩和减速期间的转矩。

恒速转矩

恒速下所需的电机扭矩是驱动负载所需的扭矩、螺杆组件的预紧扭矩以及支撑轴承和密封件摩擦产生的扭矩之和。

Tc = 恒速扭矩 (Nm)

Td = 驱动负载的扭矩 (Nm)

Tp = 预紧扭矩（制造商提供）（Nm）

Tf = 支撑轴承和密封件摩擦产生的扭矩（由制造商提供）（Nm）

驱动扭矩主要受螺杆上的轴向载荷和螺杆导程的影响。

Fa = 总轴向力 (N)

P = 铅 (mm)

η = 滚珠丝杠效率

轴向载荷不仅是加工力（钻孔、冲孔等），还包括移动载荷所需的力。由于大多数滚珠丝杠组件使用异型导轨来支撑负载，因此这将只是负载径向（向下）施加的力乘以导轨的摩擦系数。

F = 轴向过程力 (N)

m = 移动的质量 (kg)

g = 重力加速度 (m/s2)

μ = 直线导轨的摩擦系数

请注意，预加载扭矩会因制造公差和引线变化而波动，因此制造商将提供一个允许值范围（例如，0.04 到 0.17 Nm），或者他们将指示与标称预加载扭矩值的允许百分比变化（对于例如，0.10 Nm，±40 %）。

加速扭矩

所需的最大电机扭矩通常在负载加速时出现。加速期间的总扭矩考虑了被移动系统的惯性和电机的加速度。

Ta = 加速期间的总扭矩 (Nm)

Tacc = 加速度产生的扭矩 (Nm)

J = 系统惯量 (kgm2)

ω’ = 角加速度 (rad/s2)

N = 角速度 (rpm)

t = 加速时间（s）

Jm = 电机惯量（制造商提供）（kgm2）

Js = 丝杆惯量（厂家提供）（kgm2）

Jl = 负载惯量 (kgm2)

减速扭矩

减速扭矩就是恒速扭矩减去加速扭矩。

对于垂直应用，导致反向驱动所需的扭矩对于确定负载是否会自行“下落”，或者螺钉组件是否提供足够的阻力以在不使用制动器时将负载保持到位非常重要。本文介绍了如何计算反向驱动扭矩。

除了需要根据需要移动负载或执行过程之外，所需的电机扭矩还决定了伺服放大器所需的电流量。当电流施加到电机上时，它会遇到电阻，从而产生热量。这种热量通常称为 I2R 损耗（I = 电流，R = 电阻）。由于热量与电流呈指数关系，因此所需的电机电流以及所需的电机扭矩成为电机选择的关键参数。