Розрахунок необхідної потужності крокової двигуна
Як правильно розрахувати потрібну потужність крокової двигуна?
Це досить поширений питання у початківців Верстатобудівників хоббійщіков.
Питання: Я ніяк не можу визначити, який же потужності потрібні крокові двигуни для мого верстата з ЧПУ. Все перечитав, але ніяк не можу зрозуміти як це обчислюється? Допоможіть будь ласка!
Вступні дані по верстату:
Вага порталу близько 140 кг ± 10 кг разом з віссю Z.
По осях ХY: Профільні напрямні Hiwin, привід осей здійснюється через зубчасту рейку.
Починаємо розрахунок, для цього скористаємося наступною формулою
де:
F - це сила в ньютонах, яку необхідно прикласти до тіла для того щоб воно «рухалося з потрібним прискоренням»;
m - це маса тіла в кіллограмм, яке потрібно прискорити;
a - це заплановане прискорення m / c 2
Припустимо нам потрібно, щоб портал мав прискорення 0,2 m / c 2 (це нормальне прискорення для порталу).
Виходить F = 140 кг * 0,2 = 28N, де N - це Ньютон (1N = 1 кг * m / c 2)
28N + 15% (запас на тертя) = 32,2N
32,2N + сила фрезерування, наприклад 20 кг (200N) = 232,2N (23.22 кг) - це сила, яку потрібно прикласти до порталу.
Якби ми наділи на вал двигуна шестерню з радіусом 10 мм, то нам підійшов би кроковий двигун з моментом 26 кг / см (у всьому діапазоні запланованих швидкостей).
Але найчастіше пряму передачу не використовують, а роблять редукцію, приблизно рівну 1: 5, відповідно, необхідний момент зменшується в 5 разів (також зменшується і швидкість), тобто 5,2 кг / см.
З моментом розібралися, тепер розберемося зі швидкістю. Припустимо редукція у нас все та ж 1: 5, значить за 1 оборот вала двигуна ми перемістимося на 20мм (діаметр шестерні) * Пі ÷ 5 = 12,5 мм
Дискретність переміщень, яку ми хочемо отримати наприклад 0,01 мм (1 сотка), значить нам потрібно 12,5 ÷ 0,01 = 1250 кроків на оборот.
Припустимо нам потрібна швидкість порталу 6000 мм / хв, тобто 100 мм / сек, тобто 100 ÷ 12,5 мм = 8 об / сек.
8 об / сек * 1250 крок / об = 10000 Герц - частота проходження кроків.
Далі заходимо на будь-який вподобаний сайт продавця крокових двигунів, викачуємо керівництво і дивимося графіки моменту двигунів.
Вивчивши керівництво, бачимо, що нам підходять дві найпотужніші моделі з 86 серії типорозмір Nema34, за умови, що драйвер крокової двигуна все відпрацює ідеально.
Примітка: Всі наведені вище розрахунки зроблені без урахування інерції вала самого двигуна і інших елементів, що обертаються, так що для вірності можна закласти ще 10% або зменшити вимоги по-прискоренню, приблизно на все теже 10%.
Дуже корисна інформація.
Але хотілося б дізнатися Вашого ради. Хочу зібрати ЧПУ верстат для згинання дроту. Для вигину хочу поставити ось такий двигун FL86STH156-6204 (Nema 34, 86 mm, 6.2A, 122kg \ cm, 1.8 °). Дріт хочу гнути вязальную (ГОСТ 3282-74) діаметром до 5 мм. Двигун буде працювати через шестерню (яка буде ділити крок в навпіл) і драйвер буде працювати з розподілом в пів кроку. У підсумку виходить, що крок буде 0,45 °. Питання: чи потягне двигун згинати такий дріт, якщо радіус вигину буде 20мм?
Хотів би попросити перевірити мої розрахунки, так як я зіткнувся з проблемою. Буду дуже вдячний.
Є верстат з платформою вагою 20кг
Рухається по напрямних з лінійним підшипником, тобто тертя можна не враховувати на даному етапі
Діаметр шестерні 0.03 м
редуктора немає
1. Необхідно вийти на швидкість 0.25 м / с і рухатися рівномірно. На швидкість, припустимо, треба вийти за 1 с.
Для цього використовуємо формулу швидкості і через неї висловимо прискорення V = V0 + at -> a = (V-V0) / t
Максимальне прискорення в цьому випадку буде а = V / t = (0.25 - 0) / 1 = 0.25 м / с2
2. Тепер відповідаючи вашими розрахунками підберемо момент для двигуна:
F = 0.25 * 20 = 5Н
M = 0.015 * 5 = 0.075 Н * м = 7.5 Н * см
Нам необхідний двигун з моментом 7.5 Н * см. Наприклад я вибрав движок з такими хар-ками:
Максимальний крутний момент: 0.52 (Н * м)
Маса: 0.37 (кг)
Невже такий маленький моторчик вагою 370 грам може рухати таку хрень 20кг?
Візьмемо наприклад найпотужніший двигун з цієї ж лінійки вагою 10кг і крутним 24 Н * м. За нашими підрахунками він зможе прискорювати з прискоренням 1м * с і діаметром шестерні 30мм штовхати болванку вагою 1600 кг.
3. Останнє питання це вибір утримує моменту, наприклад в двигуні який я вибрав він дорівнює 0.52 Н * М, стільки ж скільки і крутний момент.
Нам необхідно розігнаного до 0.25 м / с болванку вагою 20 кг зупинити без втрати точності позиціювання. Чи підходять для цього розрахунки з пункту 2 ??
Розумію що багато тексту, але у мене вже другий день дисонанс і я не можу зрозуміти помиляюся я чи ні, начебто ж все правильно.
Дякуємо за увагу.