驅動扭矩如何計算？

rabitzh

這個問題比較簡單但又有點復雜。

簡單就是說選擇多大的輸出力矩，關鍵是看啟動力矩需要多大，中間運行過程中需要多大的扭矩就可以了。

啟動力矩=啟動慣性力矩+摩擦阻力矩
運行力矩 近似=摩擦力矩

其它的更深層次的東西則需要控制和電機特性相關的，每種電機的特點都不太一樣。

淬火之鐵

頂到伏櫪老師看到為止!

害怕伏櫪

看到樓主和wangzen 的跟帖，卻被那個有2000元賞格的帖子吸引過去了。見錢眼開，沒辦法啊。
在本帖的回復中，4樓w9049237社友的敘述：“從靜止到速度完成共有兩個轉矩需要計算,
一個是磨擦轉矩......
一是暫態轉矩......
(暫態轉矩  +  穩態轉矩) 須小於電動機最大啟動轉矩，
穩態轉矩須小於電動機連續轉矩”。
w9049237是一個臺灣社友，用的名詞大家恐怕有些不習慣，好在rabitzh 社友在31樓也說了一次：
“啟動力矩=啟動慣性力矩+摩擦阻力矩
運行力矩 近似=摩擦力矩”。
那么我們就按他們的要求，來計算一下。

害怕伏櫪

4樓對磨擦轉矩（31樓的摩擦阻力矩）的計算給出了公式：等于“施力(F) * 工作半徑(R)*磨擦系數”。
這個公式不錯，于是樓主在7樓進行計算了：“所需扭矩=200*10*（1.3/2)=1300N”。
這里，200我們知道是輪盤重量；10是由于重量單位為kg ，而一公斤力等于9.8N，近似為10；（1.3/2）是工作半徑。那么，代入4樓所給公式，僅僅對應了前兩項（F）和（R），沒有見到第3項“磨擦系數”。
所以我說樓主“錯了！沒有一點對。”
這個摩擦系數應該是多少呢？
從首樓給出的圖片可以判斷樓主是用兩個深溝球軸承或角接觸軸承來支承輪盤的，所有的設計手冊上都很容易查到這兩種軸承的摩擦系數。
查到兩種軸承徑向和軸向的摩擦系數分別為0.002、0.003和0.004、0.005。
按最高的計算吧。那么，在樓主的計算式里添進這一項，就得到了該裝置的摩擦力矩為1300*0.005=6.5（Nm）。
這個數值不對，因為從圖片上明白看到輪盤是支承在中央軸承套里的軸承上而并非支承在輪盤外緣。就算轉軸直徑60，軸承用的312，軸承鋼珠著力半徑也不會大于60毫米吧，因此上面的工作半徑就不是0.65米而應該縮小10倍。按此修正，該裝置的摩擦力矩就變成了0.65（Nm）。

害怕伏櫪

31樓說了“運行力矩 近似=摩擦力矩”，而5樓給出了計算功率的公式“設備的轉速n，扭矩T已知，要求功率P，由式P=Tn/9550，便可求出”。這里“P（千瓦），T（Nm），n（轉/分）”
由首樓知道裝置的轉速為每分鐘2轉，那么我們有P=0.65*2/9550=0.00014（千瓦）=0.14瓦。
似乎有點不可思議。
確實，計算非常理想。實際制造中工作會有偏載，裝配也會有誤差，這些都會使軸承不能在理想狀況下工作，摩擦系數會加大。還有為了保證精度，給軸承足夠的預緊力等等，設計師應該考慮這些問題，譬如加粗轉軸，使用大直徑的推力軸承，從而改變摩擦系數和工作半徑，也讓計算得到不同的結果。
并且樓主設計和制造這樣一個輪盤，不會就是這樣轉動轉動而已吧，應該用來完成一些任務，完成這些任務恐怕也要一些功率。再一個空氣阻力也沒算。
當然，應該把它們都加進去。還有其它未計入情況，可以用效率系數進行調節。
但不管怎樣，維持這個裝置按設定參數運轉，所需功率是極其微小的。

害怕伏櫪

下面應該計算“啟動慣性力矩”了。
這個計算，4樓w9049237社友也給了一個公式。不過我們可以只用物理學的基本公式來計算它。

害怕伏櫪

論壇上不乏請求計算扭矩的帖子，有點奇怪，怎么一旋轉就頭暈呢？

無能

因為旋轉會讓人看不清其中的線性關系。
sheldon說：“工程學不過是物理學發育遲緩的小弟而已。”干機械工程的，對萬事萬物須用“宇宙三大定理”來觀察，即“能量轉化定理”、“動量定理”、“角動量定理”，后兩者是前者的推導。
看轉動剛體，必須看到其第一屬性“轉動慣量”J，此量的計算需要微積分，而微積分的極限概念又十分難學，所以癥結在此。
一旦計算出J，則可以按照“角動量定理”列出方程，計算一切你所需要的量。

均質圓盤的轉動慣量是m*(0.7R)^2，對你這個而言是近似值。然后根據電機的“啟動轉矩”T和你要達到的“角速度”ω來計算“啟動時間”t：
Tt=Jω
到達穩態時經歷的圈數m：
Tθ=0.5Jω^2
m=θ/6.3

淬火之鐵

謝伏櫪老師的講解很清楚,謝各位的解答!

害怕伏櫪

36樓五更雞社友簡述了計算啟動旋轉體的方法。有關這方面的知識，對于機械設計者來說，應當務必掌握。這是最基本的東西，自然無需多嘮叨。
不過用在樓主這個實例上，還是稍為有點困難。還是“轉動慣量”J的確定問題。36樓給出的是“均質圓盤的轉動慣量是m*(0.7R)^2”，而首樓的圖片卻是個有輪輻的輪盤。
因此還是想個變通辦法，從線速度入手。
首先，假定輪盤的質量全部集中在輪盤的外緣。
然后由輪盤的轉速2轉/分得到輪盤每秒鐘的旋轉速度為12°，以輪盤直徑1.3米計算，其線速度為1.3*3.14*12/360=0.136（米/秒）。
速度與加速度的關系公式Vt = V0 + a t 。
此處輪盤由靜止狀態啟動，V0=0，時間t，按4樓給的數值，即啟動后1秒鐘達到運行速度，則為1，那么就有0.136（米/秒）=0+a*1，可得a=0.136（米/秒平方）。
有牛頓第二定律F=ma。
這里m=200kg，a為0.136（米/秒平方），故F=200*0.136=27.2（N）。
那么啟動力矩為27.2*0.65=17.7（Nm）