Lineaarse juhthõõrdejõu ja ajamimootori jõu arvutamine

Lineaarjuhi sõidutakistust saab hinnata rakendatud koormuse ja juhthõõrdeteguri järgi, kuid koormuse hõõrdumine on vaid osa kogutakistusest. Tihendid, eelkoormus, määrdeaine viskoossus, paigaldusviga ja välised kaablijõud võivad samuti mõjutada seda, kui palju jõudu mootor peab tootma.

Esialgseks arvutuseks võib lineaarset juhthõõrdejõudu väljendada järgmiselt:

See võrrand on kasulik mootori ja täiturmehhanismi esialgseks suuruseks. Lõplikes arvutustes tuleks kasutada valitud juhtmudeli jaoks avaldatud hõõrde--takistuse{1}}andmeid, eriti kui süsteem kasutab tugevat eelkoormust, tugevdatud tihendeid või madala temperatuuriga määret.

Mis tekitab lineaarses juhises vastupanu?

Lineaarne profiiljuhik kasutab rööpa ja kelgu vahel ringlevaid kuule või rulle. Veerekontakt tekitab palju väiksema takistuse kui libisev juhik, kuid takistus ei ole null.

Peamised allikad on:

• Veerehõõrdumine:veereelementide ja koormuse all tekkiv takistus.
• Tihendi takistus:kontakti otsa{0}}tihendi huulte ja juhtsiiniga.
• Eelkoormustakistus:sisemine koormus, mida kasutatakse kliirensi eemaldamiseks ja jäikuse suurendamiseks.
• Määrdeaine vastupidavus:määrde viskoossus, määrde kogus ja töötemperatuur mõjutavad sõidutakistust.
• Paigaldustakistus:rööpa nihe, aluse deformatsioon ja ebaühtlane ploki kinnitus tekitavad sisemisi jõude.
• Väline takistus:kaablikandurid, lõõtsad, voolikud ja töötlemisseadmed võivad platvormi liikumisele vastu seista.

Arvutatud väärtus on seega hinnanguline õigesti paigaldatud ja määritud tingimustes. Suur erinevus arvutatud ja mõõdetud jõu vahel viitab tavaliselt mõne muu takistuse allika olemasolule.

1. samm: määrake juhikute poolt kantav koormus

Tsentreeritud koormaga horisontaalse platvormi puhul saab juhtsüsteemi poolt kantavat tavalist kogukoormust algselt hinnata liikuva massi järgi:

Kus:

• P=kogu normaalkoormus juhtsüsteemile (N)
• m=liikuv mass, sealhulgas laud, toorik ja liikuvad tarvikud (kg)
• g=gravitatsioonikiirendus, ligikaudu 9,81 m/s²

Näiteks 300 kg liikuv platvorm annab vertikaalse kogukoormuse:

Selle väärtuse jagamine võrdselt nelja ploki vahel on vastuvõetav ainult siis, kui konstruktsioon on jäik, sümmeetriline ja koormus mõjub juhtseadme keskpunkti lähedal. Nihke kasulik koormus või protsessi jõud tekitab veere-, kalde- või lengerdusmomente, mistõttu mõned plokid kannavad rohkem koormust kui teised.

Oluliste hetkede esinemisel arvutage enne juhiku võimsuse ja tööea kontrollimist kõige raskema koormusega ploki koormus. Vaadake meielineaarse juhtmomendi koormuse arvutaminekahe-rööpme, nelja-ploki paigutuse jaoks.

2. samm: valige sobiv hõõrdetegur

Väärtust umbes 0,002–0,003 kasutatakse tavaliselt paljude kuul-tüüpi profiilide lineaarsete juhikute jaoks sobiva määrimise ja normaalsetes töötingimustes. Rulljuhikud, miniatuursed juhikud ja spetsiaalsete sisemiste struktuuridega juhikud võivad nõuda erinevaid väärtusi.

Hõõrdetegur ei ole universaalne konstant. 0,003 kasutamine iga juhiku, eelkoormuse klassi, tihendi paigutuse ja töötemperatuuri jaoks võib anda ebatäpse tulemuse. Kasutage esialgset koefitsienti ainult enne juhise täpse konfiguratsiooni kinnitamist.

3. samm: arvutage koormus{1}}sõltuv veerehõõrdumine

Põhiline koormusest{0}}sõltuv hõõrdejõud on:

Kasutades eelmist 300 kg platvormi ja eeldatud koefitsienti 0,003:

See tulemus võib tunduda üllatavalt madal. See esindab ainult õigesti paigaldatud juhtsüsteemi koormusest{1}}sõltuvat veeretakistust. Tihendi tõmbejõud, määre, eelkoormus ja välised tarvikud pole veel kaasas.

4. samm: lisage iga ploki tihendustakistus

Tihendi takistus määratakse tavaliselt ploki kohta. Kui on paigaldatud neli tihendatud plokki, tuleb arvestada kõigi nelja ploki takistusega:

Kui eeldatav tihendustakistus on 3 N ploki kohta ja platvorm kasutab nelja plokki:

Hinnanguline juhitakistus on:

3 N väärtus selles näites on meetodi demonstreerimiseks kasutatud eeldus. See ei ole universaalne väärtus ega DLY-ga mõõdetud spetsifikatsioon. Tihendi tegelik takistus peab olema kinnitatud valitud juhtseeria, ploki suuruse, tihendi tüübi ja määrimistingimuste jaoks.

Miks on tihenditakistus kergete{0}}koormussüsteemide puhul olulisem

Koormusest-sõltuv hõõrdumine väheneb, kui rakendatav koormus väheneb, kuid tihendi takistus ei pruugi väheneda samas proportsioonis. Seetõttu võib lihtsalt μP arvutamine märkimisväärselt alahinnata jõudu, mis on vajalik kergelt koormatud positsioneerimisastme liigutamiseks.

Mõelge kahele süsteemile, mis kasutavad nelja plokki, millel on sama eeldatav tihendustakistus:

30 kg näites jätaks takistuse hindamisel üksi μP põhjal ära suurem osa eeldatavast juhttakistusest.

5. samm: arvutage telje liigutamiseks vajalik kogujõud

Mootor ei ületa ainult lineaarset juhitakistust. Kiirenduse ajal peab see ka liikuvat massi kiirendama ning ületama protsessijõude ja välistakistust.

Horisontaaltelje jaoks:

Oletame, et 300 kg platvorm töötab järgmistel tingimustel:

• Kiirendus: 2 m/s²
• Protsessi jõud: 150 N
• Arvestuslik juhitakistus: 20,83 N
• Hinnanguline kaablikanduri takistus: 25 N

Kiirendusjõud on:

Kogu veojõud kiirenduse ajal on:

Otseajamiga-lineaarmootori puhul aitab see jõud otseselt kaasa vajalikule tõukejõule. Mootori valikul tuleb siiski kontrollida pidevat jõudu, tippjõudu, töötsüklit, kiirust ja termilisi piire.

Veojõu teisendamine kuulkruvi pöördemomendiks

Kui platvormi juhitakse kuulkruviga, saab lineaarse jõu teisendada kruvi pöördemomendiks:

Kasutades 10 mm juhtkuulkruvi ja eeldatavat ajami efektiivsust 0,90:

See on pöördemoment, mis on vajalik arvutatud lineaarjõu tekitamiseks. See pole veel mootori lõplik pöördemoment. Kontrollida tuleb ka kuulkruvi pöörlemisinertsust, siduri inertsust, laagritakistust, kiirendusaega, ülekandearvu ja ohutusvaru.

Ajami täieliku arvutuse saamiseks vaadakeKuulkruvimootori pöördemomendi arvutamine: horisontaal- ja vertikaaltelgede näited.

Starditakistus ja sõidutakistus ei ole alati võrdsed

Veerevatel lineaarsetel juhikutel on tavaliselt suhteliselt väike erinevus staatilise ja dünaamilise hõõrdumise vahel. Siiski võib kogu telg pärast pikka peatust käivitamisel siiski rohkem jõudu nõuda.

Võimalikud põhjused on järgmised:

• määrde ümberjaotumine või kõrge määrde viskoossus;
• madal ümbritseva õhu temperatuur;
• tihendi huuled kleepuvad kergelt rööpa pinnale;
• eellaaditud plokid;
• kaablikanduri paindetakistus;
• kuulkruvi või tugi{0}}laagri käivitusmoment;
• kõrvalekaldumine, mis ilmneb ümberpööramise ajal.

Mootorit tuleb kontrollida nii kõrgeima käivitus- või kiirendusvajaduse kui ka pideva töötamise vajaduse suhtes. Selle valimine ühtlase-kiirusjuhi hõõrdumise hulgast üksi ei ole piisav.

Kuidas mõõta tegelikku lineaarset juhitavat jooksutakistust

Võimaluse korral annab mõõdetud takistus parema aluse lõplikuks kasutuselevõtuks kui hõõrdetegur üksi.

1. Ühendage ajam lahti, kui seda saab ohutult teha, nii et kuulkruvi ja mootori takistus ei mõjuta juhtmõõtmist.
2. Hoidke tavaline liikuv platvorm ja töökoormus paigaldatud.
3. Kasutage sõidusuunaga joondatud kalibreeritud jõumõõturit.
4. Tõmmake platvormi äkilise jõu kasutamise asemel aeglase ja stabiilse kiirusega.
5. Mõõtke mõlemas suunas ja mitmest positsioonist piki lööki.
6. Registreerige eraldi maksimaalne käivitusjõud ja stabiilne liikumisjõud.

Jõud, mis ühes suunas püsivalt suuremad, võib viidata välisele kaablile või tihendile. Kohalik jõu tipp ühes kohas viitab sagedamini saastumisele, rööpa deformatsioonile, paigalduspinna veale- või halvale paralleelsusele.

Mis siis, kui mõõdetud takistus on liiga kõrge?

Kui platvorm muutub pingul pärast seda, kui teine ​​siin või liikuv laud on täielikult pingutatud, ei ole mootori pöördemomendi suurendamine õige esimene reaktsioon. Paigaldamisest-indutseeritud sisemine pinge võib suurendada kuumust ja lühendada juhiku eluiga isegi siis, kui mootor on piisavalt võimas telje liigutamiseks.

VaataLineaarsete liikumisjuhiste installiminepaigaldus-pinna ettevalmistamiseks, viide-rööpa joondamiseks ja pingutamiseks.

Usaldusväärseks arvutuseks vajalik teave

Enne lineaarjuhiku või ajamimootori valimist kontrollige järgmist.

• liikuv mass ja kasulik koormus;
• juhendi seeria, suurus ja ploki kogus;
• palli-tüüp või rull-tüüpi juhis;
• eelkoormuse või kliirensi klass;
• tihendi ja kaabitsa konfiguratsioon;
• rööpa orientatsioon ja koormuse suund;
• maksimaalne kiirus ja kiirendus;
• töö- või protsessijõud;
• kuulkruvi juht või otse{0}}ajam;
• kaablikanduri, lõõtsa ja vooliku takistus;
• töötemperatuur ja määrimistingimused.

DLY lineaarse juhiku valimisel tuleks mudeli ja ploki paigutus kinnitada koos tegeliku koormuse, paigaldusplaani ja töökeskkonnaga. Sõidutakistust ei tohiks hinnata ainult dünaamilise koormuse reitingu järgi, sest kandevõime ja hõõrdetakistus kirjeldavad juhiku jõudluse erinevaid aspekte.

Järeldus

Esialgse hinnangu saamiseks saab lineaarse juhitakistuse arvutada koormusest{0}}sõltuva veerehõõrdumise pluss tihendi ja lisatakistuse põhjal:

Seejärel lisatakse juhttakistus kiirendusjõule, protsessijõule ja välisele tarviku takistusele, et määrata telje koguajam. Kuulkruvisüsteemide puhul saab selle jõu teisendada koormuse pöördemomendiks, kuid kruvide inertsi, tugilaagreid, siduri inertsi ja mootori töötingimusi tuleb siiski eraldi hinnata.

Kõige olulisem praktiline punkt on see, et liigset takistust ei peaks automaatselt lahendama suurema mootori valimine. Kui mõõdetud takistus muutub järsult käigu jooksul või suureneb pärast kokkupanekut, kontrollige esmalt rööbaste joondamist, kinnituspindu, määrimist, tihendeid ja platvormi deformatsiooni.

← Tagasi DLY blogisse