Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

Справочные материалы
Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2887
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1611
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия

Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#21 

Сообщение Predator » 15 сен 2014, 10:00

Как правильно расчитать нужную мощность шагового двигателя?

Это довольно распространённый вопрос у начинающих станкостроителей хоббийщиков.
Вопрос: Я никак не могу определить, какой же мощности нужны шаговые двигатели для моего станка с ЧПУ. Все перечитал, но никак не могу понять как это вычисляется? Помогите пожалуйста!

Вводные данные по станку:
Вес портала около 140 кг ±10 кг вместе с осью Z.
По осям ХY: Профильные направляющие Hiwin, привод осей осуществляется через зубчатую рейку.

Начинаем расчёт, для этого воспользуемся следующей формулой

F=ma

Где:
F — это сила в ньютонах, которую необходимо приложить к телу для того чтобы оно «двигалось с нужным ускорением»;
m — это масса тела в киллограммах, которое нужно ускорить;
a — это запланированное ускорение m/c2

Допустим нам нужно, чтобы портал имел ускорение 0,2 m/c2 (это нормальное ускорение для портала).

Получается F = 140 кг*0,2 = 28N, где N — это Ньютон (1N = 1 кг*m/c2)

28N + 15% (запас на трение) = 32,2N

32,2N + сила фрезерования, например 20 кг (200N) = 232,2N (23.22 кг) — это сила, которую нужно приложить к порталу.

Если бы мы надели на вал двигателя шестерню с радиусом 10 мм, то нам подошёл бы шаговый двигатель с моментом 26 кг/см (во всем диапазоне запланированных скоростей).
Но зачастую прямую передачу не используют, а делают редукцию, приблизительно равную 1:5, соответственно, требуемый момент уменьшается в 5 раз (также уменьшается и скорость), то есть 5,2 кг/см.

С моментом разобрались, теперь разберёмся со скоростью. Допустим редукция у нас всё та же 1:5, значит за 1 оборот вала двигателя мы переместимся на 20мм(диаметр шестерни) * Пи ÷ 5 = 12,5 мм
Дискретность перемещений, которую мы хотим получить например 0,01 мм (1 сотка), значит нам нужно 12,5 ÷ 0,01 = 1250 шагов на оборот.

Допустим нам нужна скорость портала 6000 мм/мин, то есть 100 мм/сек, то есть 100 ÷ 12,5 мм = 8 об/сек.
8 об/сек * 1250 шаг/об = 10000 Герц — частота следования шагов.

Далее заходим на любой понравившийся сайт продавца шаговых двигателей, скачиваем руководство и смотрим графики момента двигателей.
Изучив руководство, видим, что нам подходят две самые мощные модели из 86 серии типоразмер Nema34, при условии, что драйвер шагового двигателя всё отработает идеально.

Примечание: Все приведённые выше расчеты сделаны без учета инерции вала самого двигателя и прочих вращающихся элементов, так что для верности можно заложить ещё 10% или убавить требования по-ускорению, приблизительно на всё теже 10%.

© Точные машины. Все права защищены.

Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Тэги:

buzzlighty
Новичок
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 07 ноя 2016, 04:45
Репутация: 2
Настоящее имя: Кирилл
Город: Киев
Страна: Украина

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#22 

Сообщение buzzlighty » 07 ноя 2016, 16:55

Очень дельная статья, спасибо!

Хотел бы попросить проверить мои расчеты, так как я столкнулся с проблемой. Буду очень благодарен.

Есть станок с платформой весом 20кг
Двигается по направляющим с линейным подшипником, т.е. трение можно не учитывать на данном этапе
Диаметр шестерни 0.03 м
Редуктора нет

1. Необходимо выйти на скорость 0.25 м/с и двигаться равномерно. На скорость, допустим, надо выйти за 1 с.
Для этого используем формулу скорости и через нее выразим ускорение V = V0 + at -> a = (V-V0)/t
Максимальное ускорение в этом случае будет а = V/t = (0.25 - 0) / 1 = 0.25 м/с2

2. Теперь соответствуя вашим расчетам подберем момент для двигателя:
F = 0.25 * 20 = 5Н
M = 0.015 * 5 = 0.075 Н*м = 7.5 Н*см
Нам необходим двигатель с моментом 7.5 Н*см. Например я выбрал движок с такими хар-ками:

Максимальный крутящий момент: 0.52 (Н*м)
Масса: 0.37 (кг)

Неужели такой маленький моторчик весом 370 грамм может двигать такую хрень 20кг ?
Возьмем например самый мощный двигатель из этой же линейки весом 10кг и крутящим 24 Н*м. По нашим подсчетам он сможет ускорять с ускорением 1м*с и диаметром шестерни 30мм толкать болванку весом 1600 кг???

3. Последний вопрос это выбор удерживающего момента, например в двигателе который я выбрал он равняется 0.52 Н*М, столько же сколько и крутящий момент.
Нам необходимо разогнаную до 0.25 м/с болванку весом 20 кг остановить без потери точности позиционирования. Подходят ли для этого расчеты из пункта 2??

Понимаю что много текста, но у меня уже второй день диссонанс и я не могу понять ошибаюсь я или нет, вроде же все правильно.

Спасибо за внимание.
Последний раз редактировалось buzzlighty 21 дек 2016, 22:05, всего редактировалось 2 раза.

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2887
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1611
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#23 

Сообщение Predator » 07 ноя 2016, 19:49

Толкать сможет :)
Но и "запас" никто не отменял ;) Кроме этого, могут влиять ещё многие факторы: трение, драйвер двигателя, напряжение питания и т.д.
Вот, посмотри ещё калькулятор расчёта максимальной скорости шаговых двигателей.
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

buzzlighty
Новичок
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 07 ноя 2016, 04:45
Репутация: 2
Настоящее имя: Кирилл
Город: Киев
Страна: Украина

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#24 

Сообщение buzzlighty » 07 ноя 2016, 22:46

Predator писал(а):Источник цитаты Толкать сможет :)
Но и "запас" никто не отменял ;) Кроме этого, могут влиять ещё многие факторы: трение, драйвер двигателя, напряжение питания и т.д.
Вот, посмотри ещё калькулятор расчёта максимальной скорости шаговых двигателей.


Спасибо! Возьму с запасом по моменту х2.

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2887
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1611
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#25 

Сообщение Predator » 07 ноя 2016, 22:54

Кирилл, а что вообще проектируешь, для чего рассчитываешь? :hmm:
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

buzzlighty
Новичок
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 07 ноя 2016, 04:45
Репутация: 2
Настоящее имя: Кирилл
Город: Киев
Страна: Украина

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#26 

Сообщение buzzlighty » 18 ноя 2016, 00:47

Predator писал(а):Кирилл, а что вообще проектируешь, для чего рассчитываешь? :hmm:

Станок для сверления. Голова двигается по направляющей вручную. Надо чтобы задавался размер и она передвигалась автоматически )

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2887
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1611
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#27 

Сообщение Predator » 18 ноя 2016, 06:15

buzzlighty, Показывый, что за станок (в отдельной теме)? ;)
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
BenAflek
Мастер
Сообщения: 882
Зарегистрирован: 29 окт 2014, 10:16
Репутация: 342
Настоящее имя: Владислав
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#28 

Сообщение BenAflek » 08 дек 2016, 12:04

buzzlighty, Так и где проект станка? :where:
Здесь должно что-то быть?...

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2887
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1611
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#29 

Сообщение Predator » 10 дек 2016, 08:33

BenAflek, В проекте... :D
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
Electric
Ученик
Сообщения: 742
Зарегистрирован: 02 сен 2014, 03:30
Репутация: 385
Настоящее имя: Андрей
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#30 

Сообщение Electric » 24 дек 2016, 20:18

buzzlighty писал(а):Источник цитаты Станок для сверления. Голова двигается по направляющей вручную. Надо чтобы задавался размер и она передвигалась автоматически

А, будет ли темка с проектом станка, интересно жешь? ;)
Что такое шаговое напряжение? Это напряжение, которое возникает между ногами при приближении к оголенному концу...

Vil
Новичок
Сообщения: 1
Зарегистрирован: 12 июн 2017, 22:38
Репутация: 0
Настоящее имя: Vil
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#31 

Сообщение Vil » 12 июн 2017, 22:54

Здравствуйте, форумчане!
Появилась необходимость собрать ЧПУ пенорезку, а с вычислениями по физике туговато) Вопрос конкретно по шаговикам. Хочу станок собрать на подобие этого http://www.3dpenoplast.ru/srp-112-bazis ... 0718927977 , но из алюминевых профилей. Привод на ремнях а шкив вот этот https://m.ru.aliexpress.com/s/item/3277 ... .57.thbZdU. Подойдут ли вот эти шаговики, если вес одного портала будет весить около 3,5-4 кг? Прошу по почкам не пинать, я дилетант в этом деле, хотя с ЧПУ пенорезкой работать приходилось около 2-х лет. Спасибо.

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2887
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1611
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия

Re: Расчёт требуемой мощности шагового двигателя

#32 

Сообщение Predator » 10 сен 2017, 11:45

Vil, Подойдут. Рекомендую, заказать у Славы, дешевле и быстрей получится.
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант


Вернуться в «Справочная»

Сейчас на форумах

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей