Par necesario del motor paso a paso

Un NEMA 17 de 0,4 N·m basta para un cabezal ligero y no para un pórtico de acero de 10 kg a 10 m/s². Este estimador usa F = ma más fricción en un eje horizontal, o F = m(a + g) cuando el eje eleva la carga, y luego convierte la fuerza en par a través de una polea de correa o un husillo.

Datos de entrada

Unidades

Masa en movimiento(kg)

Pórtico + herramienta. En Z, la masa que eleva un motor. Imperial muestra libras.

Aceleración(mm/s²)

mm/s²

3000 mm/s² son 3 m/s². Las impresoras suelen usar 3000–10000 en X/Y; los ejes Z, normalmente 100–500.

Orientación del eje

Vertical suma todo el peso (m × g) y omite la fricción.

Coeficiente de fricción μ

Solo ejes horizontales. Bajo para ruedas/raíles (0,02–0,08). Más alto si el eje agarrota.

Accionamiento

Dientes de polea GT2

Se usa cuando el accionamiento es correa. Paso 2 mm.

Avance del husillo(mm)

Se usa cuando el accionamiento es husillo. TR8×8 es 8 mm/rev.

Rendimiento del accionamiento

Correa ~0,85–0,95. Husillo trapezoidal ~0,3–0,45 con avance de 2 mm, ~0,6–0,75 en TR8×8. Husillo de bolas 0,85–0,95.

Resultados

Fuerza lineal: 6,98N
Par requerido: 4,94N·cm
Con 1,5× de seguridad: 7,41N·cm

El Resultado tiene carácter orientativo y educativo. No constituye un proyecto, un dictamen técnico ni un consejo médico y no sustituye los cálculos ni la verificación por una persona con la cualificación y la habilitación adecuadas. Antes de la compra, el montaje o la aplicación en la práctica – en particular en instalaciones eléctricas –, el Resultado debería ser verificado por un especialista cualificado. Detalles: Términos de Uso, punto 4.

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Método de cálculo

En un eje horizontal la fuerza lineal es F = m a + μ m g: masa por aceleración más la fricción de las guías por el peso que presiona los raíles. En un eje vertical que eleva la carga, F = m (a + g): el motor soporta todo el peso y lo acelera hacia arriba, y μ no se aplica porque el peso no presiona las guías. La aceleración pasa de mm/s² a m/s² (÷ 1000) y g = 9,80665 m/s². Para una correa GT2, diámetro primitivo = (dientes × 0,002 m) / π, el radio es la mitad y par = F r / rendimiento. Para un husillo, par = F × avance / (2 π × rendimiento) con el avance en metros. Las salidas son N·cm (×100 desde N·m); imperial muestra oz·in. El par recomendado es 1,5× el valor calculado. El modo correa ignora el avance; el modo husillo ignora los dientes de polea.

Fórmula exacta

Horizontal: F = m a + μ m g. Vertical (elevando): F = m (a + g). Correa: T = F r / η con r del diámetro primitivo GT2. Husillo: T = F × avance / (2 π η). Recomendado = 1,5 × T. El rendimiento es decimal (0,9 correa; 0,3–0,75 husillo trapezoidal). Límites: Ignora la inercia del rotor, el estiramiento de la correa y la caída del par del motor paso a paso con la velocidad. El diámetro primitivo GT2 asume paso 2 mm. 1,5× es seguridad de taller, no ficha técnica.

Unidades de aceleración

El firmware suele usar mm/s². 3000 mm/s² es una aceleración suave de impresora; 10 000 es deportiva. Un pórtico CoreXY pesado puede ir más bajo hasta afinar el input shaper.

Motores duales

Dos husillos Z comparten la carga: introduzca la masa que eleva cada motor, aproximadamente la mitad del pórtico con dos husillos o un tercio con tres. Use la masa completa solo cuando un motor lo eleva todo, por ejemplo dos husillos unidos por correa a un único motor.

Preguntas frecuentes

¿N·cm frente a N·m frente a oz·in?

1 N·m = 100 N·cm ≈ 141,6 oz·in. Los motores de escritorio suelen retener 40–60 N·cm.

¿Por qué el par del husillo es menor a igual masa?

Un avance fino es una gran reducción. Lo paga en velocidad y a menudo en rendimiento (más fricción).

¿Y un eje Z?

Elija vertical: la fuerza pasa a ser m × (a + g), así que domina el peso: 1 kg necesita unos 9,8 N antes de cualquier aceleración. Introduzca la masa que eleva cada motor. Un husillo de 2 mm de avance es autoblocante con el motor apagado; los husillos TR8×8 y los ejes Z por correa pueden bajar por su propio peso.

¿Incluye un cabezal lleno de filamento?

Ponga la masa que realmente acelera: cabezal, raíles y una bobina parcial si viaja con el eje. No sume todo el marco de la impresora.

¿Qué μ debo usar?

0,02–0,05 para guías lineales decentes, 0,1+ si las ruedas van demasiado apretadas o el eje está sucio. Si el eje cuesta empujar a mano, μ no es 0,02. Un eje vertical ignora μ.

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