CÁCH TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ BƯỚC CHO CƠ CẤU VÍT ME ĐAI  ỐC BI

Khi chọn công suất cho động cơ, yếu tố quan trọng cần quan tâm đến đầu tiên đó là momen. Đường đặc tính momen tốc độ chia momen xoắn cho phép thành 2 khu vực chính: liên tục và đứt đoạn. Đường đứt đoạn chỉ cho phép động cơ hoạt động trong khoảng thời gian ngắn (thông số bởi nhà sản xuất). Và trong hầu hết các trường hợp, đó là momen yêu cầu trong quá trình gia tốc. Đường liên tục được xác định bằng cách tính toán tất cả các momen xuất hiện trong quá trình hoạt động của động cơ. Cụ thể là trong quá trình tăng tốc, vận tốc bình ổn và giảm tốc.

1.MOMEN TRONG GIAI ĐOẠN TỐC ĐỘ BÌNH ỔN

Momen của động cơ bước cần thiết được tính bằng cách cộng tổng tất cả các momen cần thiết để tải chạy. Bao  gồm Momen khởi động ban đầu của cơ cấu vít me, Momen do ma sát của gối đỡ ổ bi và vòng đệm 

$T_c=T_d+T_p+T_f$

$T_c$: Momen tại lúc độ là hằng số ko biến thiên

$T_d$: Momen cần để chạy tải

$T_p$: Momen khởi động ban đầu của các thiết bị như ổ bi..(Thường được cho bởi nhà sản xuất)

$T_f$: Momen do ma sát của ổ bi đỡ và vỏ.

Momen chạy tải bị chịu ảnh hưởng bởi lực hướng tâm lên vít me

$T_d=\frac{F.a}{P.2000.\mathrm{\pi }.\mathrm{\eta }}$

$F_a$: Tổng lực hướng trục(N).

P: Bước vít me.

η: Hệ số ma sát của bi.

Lực hướng tâm ko chỉ là lực trong quá trình khoan hoặc phay mà nó còn bao gồm cả lực cần thiết để di chuyển tải. Đa số cơ cấu ví me bi đều dùng ray dẫn hướng nên ta có

$F_a=F+m.g.\mu$

F: Lực tác động hướng trục(N)

m: Khối lượng bàn máy cần di chuyển(kg)

g: Gia tốc trọng trường($m/s^2$)

$\mu :$ Hệ số ma sát của con trượt.

Lưu ý momen xoắn khởi động (preload) do dung sai chế tạo và sai lệch bước ren tạo ra. Nên nhà cung cấp sẽ cung cấp dải momen xoắn cần thiết để khởi động.

2.MOMEN QUÁ TRÌNH GIA TỐC

Momen sẽ đạt cực tại trong quá trình tải tăng tốc. Tổng momen xoắn trong quá trình tăng tốc gồm momen quá tính và momen gia tốc tải.

$T_a=T_c+T_{acc}$

$T_a:$Tổng momen trong quá trình gia tốc(Nm)

$T_{acc}:$ Momen do gia tốc(Nm)

$T_{acc}=J.\frac{d\omega }{dt}$

J: Momen quán tính của hệ thống($kg{m}^2$)

$\frac{d\omega }{dt}:$Gia tốc góc($rad/s^2$)

$\frac{d\omega }{dt}=\frac{2\pi N}{60t}$

N: Vận tốc góc(rpm)

t: Thời gian tăng tốc(s)

$J=J_m+J_s+J_l$

$J_m:$Momen quán tính của motor(cung cấp bởi nhà sản xuất)($kg{m}^2$)

$J_s:$Momen quán tính của trục vít($kg{m}^2$)

$J_l:$ Momen quán tính của tải($kg{m}^2$)

$J_l=m{\left(\frac{P}{2\mathrm{\pi }}\right)}^2{10}^{-6}$

3.MOMEN TRONG QUÁ TRÌNH GIẢM TỐC

Momen giảm tốc đơn giản chỉ bằng Momen lúc tốc độ bình ổn trừ đi momen gia tốc

$T_g=T_c-T_{acc}$

Để chọn được động cơ đáp ứng được yêu cầu đặt ra ta cần tính được momen lớn nhất trong tất cả các giai đoạn của chuyển động bao gồm cả tăng tốc, bình ổn và giảm tốc.Sau khi đã có được momen cần thiết ta chỉ cần dựa vào catalog của hãng để chọn ra động cơ cần thiết

Đối với các ứng dụng tính toán lực thẳng đứng. Momen cần thiết để giữ tải ko cho tải trôi xuống là rất quan trọng. Chúng tôi sẽ giới thiệu ở phần 2 của bài viết