如何使用步进电机解决尺寸和重量增加的负载问题

增加尺寸和重量会增加负载的惯性和移动负载所需的扭矩。齿轮传动是克服大惯性负载的一个很好的选择，因为它会通过齿轮比的平方来减少电机上的反射惯性。

添加齿轮比也会增加产生的扭矩量。通常，产生的扭矩等于电机扭矩乘以传动比和齿轮的效率。但是，有时输出扭矩会因其他机械原因而受到限制，例如轮齿强度、齿轮箱强度或齿轮架强度。

Tg = Tm x GR x 效率

有多种齿轮可供选择。使用哪个齿轮的决定将归结为扭矩、速度和齿隙要求。下面列出了每种齿轮类型的摘要。

为了尽可能快地移动，必须考虑加速扭矩。可用于加速的扭矩越大，移动速度就越快。比较齿轮时，行星齿轮比锥形滚齿齿轮或正齿轮具有更大的可用扭矩。这是因为行星齿轮可以分散所有行星齿轮之间的力，而不是每个齿轮承受全部力。因此，行星齿轮将能够比锥形滚齿齿轮或正齿轮更快地移动。

T：施加到每个行星齿轮的扭矩 (Nm)

T'：总扭矩传递 (Nm)

n：行星齿轮的数量

k：离散系数

下面是一个示例，说明更大的可用扭矩如何实现更快的加速。圆锥滚齿齿轮和PS行星齿轮在示例中与60mm电机一起使用。

最大扭矩

60 毫米 TH：35 磅英寸

60 毫米 PS：177 磅英寸

更多可用扭矩意味着我们可以更猛烈地加速电机，从而减少移动时间。

如何解决尺寸和重量增加的负载

磁盘

20英寸直径

20磅

运动曲线

1.5 秒内 360°

一个运动方向(CW)

安全要素

最低 1.5

系统要求

单相 115 VAC

需要电机和驱动器

为了将负载惯量与转子惯量之比保持在 10:1 以下，必须使用至少 40.8 的传动比。这从可能的解决方案中消除了锥形滚齿和正齿轮。由于运动仅顺时针方向进行，因此不存在反冲问题，因此我们将看一下 50:1 PS 行星齿轮。

50:1 行星齿轮的最大速度为 60 RPM，因此这仍然是一种选择。

上面计算的负载扭矩基于 0.05 的摩擦系数、工作台中心到支撑机构的 1 英寸距离以及 90% 的整体系统效率。

所需扭矩为 1092 oz-in 或 68.25 lb-in。