Skip to main content

 


 

01

前言


 


 

前几年主要从事调试工作的时候,公司自研了一套机构,齿轮齿条的传动,往复升降夹取某种坩埚,带载1.5T重,因为着急在厂内调试,遂临时借用其他项目的制动电阻,搭配西家G120,在一个月黑风高的夜晚开始了调试,开始没事,逐渐开始正常下降,要么说做事急不来,当时电阻发没发热也没看,一门心思调完下班,正下降呢,坏菜了,猛地掉下来了,地上砸个坑。纳闷了,看过西家的手册,推荐1200W 27Ω,我借用的是1600W 30Ω,阻值倒是符合的啊,很贴近西家手册的最小阻值了,最后发现,长时间下放,额定功率(持续散热能力)远远不够啊,电阻虽然符合,但是额定功率不够,持续散热能力有限,也得亏砸下来了,不然再试几次再把借的这个电阻彻底烧坏了就麻烦了。

所以功率还要按照实际工况计算。

图片

02

正文


 


 

制动功率非恒定值,在匀减速制动前提下,减速转矩是不变的,但是速度(或者说是角速度)是减小的,所以制动功率是个变值,所以我们要考虑最开始减速的时候的峰值功率、以及匀速下放过程中的持续功率。峰值功率考虑的场景是高速-减速停止过程中,匀速下放过程中的持续功率考虑的场景才是匀速下降,我这个项目就是反面教材。

图片

那么峰值功率应该怎么去算,我们知道,功率(P)=转矩(T)*角速度(ω电机),这里的转矩要算到减速箱之前,也就是电机出轴的制动转矩;转矩(T)=惯量(J)*角加速度(α),这里的惯量是指电机的惯量+系统负载的总惯量,惯量越大,越不容易制动。而角加速度=角速度/减速时间,角速度=2πn/60,n就是电机转速。有了上述公式,下边举例实际计算一下。

图片

以我的坩埚项目举例,制动起始时的角速度(ω电机)是:(2*π*1500)/60=157,下降减速时间我定义在2s内刹住,算出角加速度(α)≈78,选择的电机惯量是0.1117kg.m^2,减速比是36.48,系统负载的惯量折算到电机是J=M*(R/i)^2=1500*(0.105/36.48)^2≈0.0124kg.m^2(这个电机惯量是当时机械同事给我的,在方案阶段机械人员会有惯量的数据),总惯量得出0.0124+0.1117≈0.124kg.m^2,所以制动转矩=78*0.124≈9.672N·m。

图片

到这里转矩还没算完,注意一个事,升降工况减速到停止过程中,电机轴上的总制动转矩同时干两件事:制动转矩(T制动)和重力折算到电机轴的转矩(T重力)。

刚才算出来的9.672N·m是制动转矩(T制动),重力产生的转矩T重力=(m*g*R齿轮*ηre)/i,传动反向效率ηre取0.85(下放工况为重物拖着电机,功率由负载流向电机,应使用反向传动效率ηre,齿轮齿条传动,正反向效率近似相等),算出T重力=(1500*9.81*0.105*0.85)/36.48≈36N·m。

那么峰值制动功率就是(T制动+T重力)*ω电机=(9.672+36)*157=7170.5W。

匀速下放过程中的持续功率就是T重力*ω电机=36*157≈5652W。

图片

综上,功率要按计算出来的配,阻值要根据手册上的阻值来配,但不能小于推荐的最小阻值,不然会烧坏斩波器。然后因为我当时这项目也是要频繁升降的,考虑占空比,留点余量,功率这方面,我这个项目可以用三个大概3000w电阻并联使用。

个人简介

网名Chen,2018年从业,先后从事立体仓储、锂电池相关设备、汽车等行业,目前做汽车行业电气前期方案等相关工作。

图片
图片

2026年9月

 

 

 

Tags