Kuulkruvimootori pöördemomendi arvutamine: horisontaal- ja vertikaaltelje näited

Kuulkruvi mootori pöördemomendi arvutamine nõuab enamat kui liikuva koormuse teisendamine aksiaaljõuks. Usaldusväärses hinnangus tuleks arvesse võtta ka kiirendust, protsessi jõudu, juhitakistust, kuulkruvi tõhusust, pöörlemisinertsust, eelkoormust ja nõutavat ohutusvaru.

Arvutusmeetod muutub ka koos paigaldussuunaga. Horisontaalne telg vajab peamiselt pöördemomenti liikuva massi kiirendamiseks ja takistuse ületamiseks, vertikaaltelg aga peab ülespoole liikumise ajal pidevalt töötama gravitatsiooni vastu.

See juhend selgitab peamisi valemeid ja annab kaks praktilist näidet mootori esialgse suuruse määramiseks. Mootori lõplikku valikut tuleks siiski kontrollida tegeliku liikumisprofiili, kuulkruvi spetsifikatsioonide ja mootori jõudluskõveraga.

1. Enne pöördemomendi arvutamist nõutav teave

Enne kuulkruvi keeramise pöördemomendi arvutamist koguge järgmised tööandmed:

• Liikuv mass, sealhulgas laud, kinnitus, toorik ja muud liikuvad komponendid
• Horisontaalne või vertikaalne paigaldussuund
• Maksimaalne lineaarne kiirus
• Nõutav kiirendus ja aeglustus
• Kuulkruvi juhe
• Kuulkruvi ülekande efektiivsus
• Juhttakistus, tihenditakistus ja muud hõõrdejõud
• Protsessi väline jõud, näiteks lõikamis-, pressimis- või kinnitusjõud
• Kuulkruvi ja siduri pöörlemisinerts
• Kuulkruvi eelkoormus või käivitusmoment, kui see on saadaval
• Nõutav töötsükkel ja ohutustegur

Kuulkruvide kataloogis olevad dünaamilised ja staatilised koormused ei ole mootori pöördemomendi väärtused. Neid kasutatakse peamiselt kuulkruvi kandevõime ja kasutusea hindamiseks.

2. Põhiline kuulkruvi pöördemomendi valem

Pärast kuulkruvile mõjuva kogu aksiaaljõu määramist saab pöörleva liikumise lineaarseks liikumiseks muutmiseks vajalikku pöördemomenti hinnata, kasutades:

Enne selle valemi kasutamist tuleb plii millimeetritest meetriteks teisendada. Näiteks 10 mm vahekauguseks sisestatakse 0,010 m/pööre.

Kuulkruvidel on üldiselt kõrge mehaaniline efektiivsus, kuid tegelik väärtus sõltub mutri konstruktsioonist, eelkoormusest, määrimisest, tihenditest, joondusest ja töötingimustest. Universaalse väärtuse eeldamise asemel kasutage võimaluse korral kuulkruvi tootja pakutavat tõhusust.

3. Horisontaalse telje telgjõu arvutamine

Horisontaaltelje puhul toetavad gravitatsiooni tavaliselt lineaarsed juhikud või masina konstruktsioon, mitte ei toimi otse mööda kuulkruvi. Teljejõu määravad seetõttu peamiselt kiirendus, juhitakistus ja väline tööjõud.

Kus:

• m= liikuv kogumass, kg
• a= lineaarne kiirendus, m/s²
• F_vastupanu= juhik, tihend ja mehaaniline vastupidavus, N
• F_protsessi= liikumise vastu mõjuv välisjõud, N

Kui juhiku tootja pakub sõidutakistust, kasutage seda väärtust. Takistuse hindamine ainult üldise hõõrdeteguri põhjal võib olla ebatäpne, kuna juhi eelkoormus, tihendid, määrimine ja paigalduse joondamine võivad tegelikku takistust oluliselt muuta.

4. Horisontaalse telje arvutamise näide

Kaaluge horisontaalset automatiseerimistelge järgmiste tingimustega:

Liikuv mass	100 kg
Maksimaalne kiirendus	1.0 m/s²
Juhiku ja tihendi takistus	40 N
Väline protsessi jõud	200 N
Kuulkruvi juhe	10 mm
Eeldatav sõidutõhusus	0.90

1. samm: arvutage kiirendusjõud

2. samm: arvutage kogu telgjõud

3. samm: muutke kuulkruvi juhe

4. samm: arvutage aksiaaljõu pöördemoment

See 0,60 N·m väärtus esindab ainult pöördemomenti, mis on vajalik arvutatud aksiaaljõu tekitamiseks. See ei sisalda veel pöördemomenti, mis on vajalik kuulkruvi, haakeseadise ja muude pöörlevate komponentide kiirendamiseks.

5. Lisage pöörlemisinertsmoment

Mootor peab kiirendama nii liikuvat lauda kui ka pöörlevaid komponente. Kuigi laua kiirendus on juba aksiaaljõu arvutusse kaasatud, tuleb kuulkruvi, siduri ja muude pöörlevate osade pöörlemisinerts eraldi välja arvutada.

Oletame, et kuulkruvi ja haakeseadise kombineeritud inerts horisontaaltelje -telje näites on 0,0008 kg·m².

Kui kuulkruvi eelpinge, tihendite ja muu modelleerimata takistuse jaoks on lubatud täiendav 0,15 N·m:

Kasutades esialgset hooldustegurit 1,5:

Selle näite puhul peaksid mootor ja ülekandesüsteem võimaldama nõutavatel kiirendustingimustel vähemalt ligikaudu 1,88 N·m. Saadaolevat pöördemomenti tuleb kontrollida tegelikul töökiirusel, mitte ainult nullkiirusel.

6. Vertikaalse telje telgjõu arvutamine

Vertikaalne telg peab ülespoole kiirendamise ajal ületama liikuva sõlme raskuse. Halvimat ülespoole suunatud jõudu saab hinnata järgmiselt:

Kusgon gravitatsioonikiirendus, tavaliselt 9,81 m/s².

Jõuolukord muutub üles-, alla-, kiirendamise, aeglustuse ja hädaseiskamise ajal. Esialgse mootori suuruse määramisel kontrollitakse tavaliselt ülespoole suunatud kiirendust kui üht suurimat sõidu{1}}pöördemomendi tingimust. Kogu liikumistsüklit tuleb ikkagi eraldi hinnata.

7. Vertikaalse telje arvutamise näide

Kaaluge vertikaalset tõstetelge järgmiste töötingimustega:

Liikuv mass	120 kg
Kiirendus ülespoole	0.5 m/s²
Mehaaniline takistus	60 N
Kuulkruvi juhe	10 mm
Eeldatav sõidutõhusus	0.90
Kombineeritud pöörlev inerts	0,0005 kg·m²

1. samm: arvutage gravitatsioonijõud

2. samm: arvutage kiirendusjõud

3. samm: arvutage kogu ülespoole suunatud teljesuunaline jõud

4. samm: arvutage vertikaalse liikumise pöördemoment

5. samm: lisage pöörlemisinertsmoment

Eelkoormuse, tihendite ja lisatakistuse jaoks on lubatud veel 0,15 N·m:

Esialgse hooldusteguri 1,5 rakendamine:

Seetõttu peaks valitud mootor selles näites vajaliku kiirenduse ja kiiruse juures tagama ligikaudu 3,90 N·m. Kuna tegemist on vertikaalteljega, võib vajalik olla ka hoidepidur, vastukaal või muu mehaaniline ohutusseade.

8. Arvutage mootori nõutav kiirus

Pöördemomenti tuleb alati hinnata koos kiirusega. Mootori pöörlemiskiirus arvutatakse lineaarkiiruse ja kuulkruvi juhtme põhjal:

Kus:

• n= kuulkruvi pöörlemiskiirus, p/min
• v= lineaarne kiirus, m/s
• p= kuulkruvi juhe, m/rev

Näiteks kui horisontaaltelje jaoks on vaja 10 mm vahekaugusega lineaarkiirust 0,5 m/s:

Seetõttu peab mootor tagama vajaliku pöördemomendi kiirusel 3000 p/min. Mootoril võib sellel kiirusel olla piisav väike-pöörete arv või maksimaalne pöördemoment, kuid ebapiisav pidev pöördemoment.

Arvestuslik pöörlemiskiirus peab jääma ka allapoole lubatud kuulkruvi kiirust, mis on määratud kruvi läbimõõdu, toestuseta pikkuse, toe paigutuse ja sisemise tsirkulatsiooni konstruktsiooniga.

9. Nimipöördemoment, tipppöördemoment ja RMS pöördemoment

Mootori valik ei tohiks põhineda ainult ühel pöördemomendi väärtusel. Kontrollida tuleks kolme tingimust:

• Maksimaalne pöördemoment:vajalik kiirendamise, aeglustuse või lühikese protsessi{0}}jõu tipu ajal
• Pidev või nimipöördemoment:pöördemomenti suudab mootor töökiirusel pidevalt pakkuda
• RMS pöördemoment:termiline-ekvivalent pöördemoment, mis arvutatakse kogu töötsükli põhjal

Mootor võib vastata arvutatud tipppöördemomendile, kuid siiski üle kuumeneda, kui selle RMS pöördemoment ületab pideva nimiväärtuse. Sagedase kiirenduse, lühikese ooteajaga või pideva tootmisega rakendused nõuavad seetõttu täielikku töötsükli{1}}arvutamist.

10. Miks vertikaaltelg vajab pidurit?

Kuulkruvid on tõhusad ja neid saab tavaliselt{0}}tagasi keerata. Kui mootori pöördemoment eemaldatakse, võib vertikaalse koormuse kaal kruvi pöörata ja põhjustada telje langemise.

Ainult servo hoidmise pöördemomenti ei tohiks käsitleda ainsa ohutusmeetmena. Olenevalt rakendusest ja riskitasemest võib vertikaalteljel olla vajalik:

• Mootori hoidev pidur
• Vastukaal või pneumaatiline vastukaal
• Turvamutter või mehaaniline lukustusmehhanism
• Hädaseiskamisseade
• Koormust{0}}hoidev pidur või üleliigne turvasüsteem

Lisateavet vertikaaltelje{0}}ohutuse kohtaKas kuulkruvi suudab hoida vertikaalset koormust?

11. Levinud kuulkruvi pöördemomendi arvutamise vead

Kasutades ainult liikuvat raskust

Massi kilogrammides ei saa otse pöördemomendi valemisse sisestada. See tuleb esmalt jõusse teisendada ja jõu arvutamine sõltub sellest, kas telg on horisontaalne või vertikaalne.

Kiirenduse ignoreerimine

Kiiresti -liikuv, kuid järk-järgult kiirenev telg võib vajada väiksemat pöördemomenti kui aeglasem, väga kiire kiirendusega telg. Määratleda tuleb nii kiirus kui ka kiirendus.

Kuulkruvi inertsi ignoreerimine

Pika või suure{0}}läbimõõduga kuulkruvi pöörlemisinerts võib olla märkimisväärne. See on eriti oluline suure-kiirendusega rakendustes.

Mootori hoidmismomendi kasutamine töömomendina

Mootori pöördemoment tavaliselt väheneb kiiruse tõustes. Vajalikku pöördemomenti tuleb kontrollida mootori pöördemomendi-pöörete kõveraga tegelikul töökiirusel.

Plii valimine ainult kiirusnõudest

Suurem juhe vähendab antud lineaarkiiruse jaoks vajalikku kruvi pööret minutis, kuid see nõuab ka suuremat pöördemomenti sama aksiaaljõu jaoks. Juhtide valik peaks tasakaalustama kiirust, pöördemomenti, positsioneerimiseraldusvõimet ja kriitilisi{1}}kiiruse piiranguid.

Suvalise ohutusteguri rakendamine

Teenindustegur aitab katta arvutuse ebakindlust, kuid ei asenda õigeid tehnilisi andmeid. Suurem ohutustegur ei saa parandada alahinnatud protsessijõudu, ebasobivat mootori inertsussuhet ega ebapiisavat vertikaaltelje{1}}pidurdust.

12. Praktiline mootori suuruse määramise protseduur

1. Määratlege liikuv mass, telje orientatsioon ja väline protsessi jõud.
2. Määrake maksimaalne kiirus, kiirendus, aeglustus ja töötsükkel.
3. Valige esialgne kuulkruvi läbimõõt ja juhe.
4. Arvutage iga liikumistingimuse maksimaalne aksiaaljõud.
5. Teisenda aksiaaljõud kuulkruvi pöördemomendiks.
6. Lisage kuulkruvi, haakeseadis ja muu pöörlev inertsmoment.
7. Lisage kontrollitud eelkoormus, tihend ja mehaaniline vastupidavus.
8. Rakenda sobiv kujundusvaru.
9. Arvutage vajalik kuulkruvi pöörete arv minutis.
10. Kontrollige tippmomenti, pidevat pöördemomenti ja RMS pöördemomenti mootori kõvera suhtes.
11. Kontrollige kriitilist kiirust, paindekoormust ja kuulkruvi kasutusiga.
12. Lisage vertikaaltelgedele sobiv hoidmis- ja turvasüsteem.

Järeldus

Kuulkruvi mootori pöördemomendi määrab pigem kogu liikumissüsteem, mitte ainult liikuv mass. Horisontaalne telg nõuab peamiselt pöördemomenti kiirendamiseks, protsessi jõuks ja mehaaniliseks takistuseks. Vertikaalne telg peab ületama ka gravitatsiooni ja vajab tavaliselt täiendavat koormuse{2}}hoidmiskaitset.

Põhiline aksiaal-jõu pöördemomendi valem on kasulik lähtepunkt, kuid enne lõpliku mootori valimist tuleb hinnata ka pöörlemisinertsi, kuulkruvi eelkoormust, mootori kiirust, töötsüklit ja ohutusnõudeid.

DLY tarvikudkuulkruvidmitme läbimõõduga, juhtmete, täpsusastmete ja mutrikonfiguratsioonidega. Mootoriühenduste ja BK/BF, FK/FF või EK/EF tugisüsteemide sobitamiseks saab pakkuda ka standardset ja kohandatud otsatöötlust.

← Tagasi DLY blogisse