محاسبه الزامات گشتاور یک محرک برقی یک گام مهم در اطمینان از عملکرد و کارآیی مناسب آن در برنامه های مختلف است. ما به عنوان یک تأمین کننده پیشرو محرک برقی ، اهمیت محاسبات دقیق گشتاور را درک می کنیم و در اینجا برای راهنمایی شما در این فرآیند هستیم.
درک گشتاور در محرک های برقی
گشتاور به عنوان نیروی چرخشی اعمال شده برای یک شی تعریف می شود ، در واحدهایی مانند نیوتن - متر (N · M) یا پوند پا (FT - LB) اندازه گیری می شود. در زمینه محرک های برقی ، گشتاور برای کارهایی مانند دریچه های چرخان ، باز و بسته شدن درهای باز و بسته یا در حال حرکت اجزای مکانیکی ضروری است.
گشتاور مورد نیاز برای یک محرک برقی به چندین عامل از جمله بار مورد نیاز برای حرکت ، سرعت کار و مزیت مکانیکی سیستم بستگی دارد. محاسبه اشتباه گشتاور می تواند به محرک های تحت فشار منجر شود که نمی توانند وظایف مورد نیاز یا محرک های اندازه را انجام دهند که انرژی را هدر می دهند و هزینه ها را افزایش می دهند.
عوامل مؤثر بر نیاز گشتاور
خصوصیات بار
ماهیت بار یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر نیازهای گشتاور است. اگر بار یک جرم ساده باشد که باید به صورت خطی برداشته شود یا به صورت خطی جابجا شود ، محاسبه گشتاور نسبتاً ساده است. با این حال ، اگر بار دارای یک شکل پیچیده باشد یا در معرض نیروهای خارجی مانند اصطکاک یا گرانش باشد ، محاسبه پیچیده تر می شود.
به عنوان مثال ، در یک برنامه کنترل دریچه ، گشتاور مورد نیاز برای تبدیل شیر بستگی به نوع دریچه (شیر توپ ، دریچه دروازه و غیره) ، اندازه شیر و دیفرانسیل فشار در دریچه دارد. شیر بزرگتر یا دیفرانسیل فشار بالاتر به طور کلی به گشتاور بیشتری برای کار نیاز دارد.
سرعت کار
سرعتی که محرک برای جابجایی بار نیاز دارد نیز بر نیازهای گشتاور تأثیر می گذارد. سریعتر - محرک های متحرک به طور معمول به گشتاور بیشتری نیاز دارند تا بار سریع بار را تسریع کنند. این امر به این دلیل است که باید بی تحرکی بار برطرف شود و محرک باید به اندازه کافی نیرو تولید کند تا در یک دوره کوتاه به سرعت مورد نظر برسد.
در برخی از برنامه ها ، مانند بازوهای رباتیک ، سرعت کار می تواند در طول کار متفاوت باشد. در این موارد ، نیازهای گشتاور برای مراحل مختلف حرکت باید محاسبه شود تا اطمینان حاصل شود که محرک می تواند حداکثر تقاضای گشتاور را در هر نقطه انجام دهد.
مزیت مکانیکی
مزیت مکانیکی سیستم ، که با نسبت دنده ، سیستم قرقره یا سایر اجزای مکانیکی تعیین می شود ، می تواند به طور قابل توجهی بر نیازهای گشتاور تأثیر بگذارد. یک مزیت مکانیکی بالاتر به این معنی است که محرک می تواند گشتاور خروجی بیشتری را با گشتاور ورودی کمتری تولید کند.
به عنوان مثال ، یک گیربکس با نسبت دنده بالا می تواند با ضرب نیرویی که روی شافت خروجی اعمال می شود ، گشتاور مورد نیاز از موتور الکتریکی را کاهش دهد. با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که افزایش مزیت مکانیکی نیز سرعت شافت خروجی را کاهش می دهد.
محاسبه نیازهای گشتاور
مرحله 1: نیروی بار را تعیین کنید
اولین قدم برای محاسبه الزامات گشتاور ، تعیین نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار است. این می تواند با تجزیه و تحلیل سیستم مکانیکی و در نظر گرفتن عواملی مانند گرانش ، اصطکاک و نیروهای خارجی انجام شود.
اگر بار یک جرم ساده (M) است که به صورت عمودی برداشته می شود ، نیروی (F) مورد نیاز برای بلند کردن آن توسط (f = m \ times g) داده می شود ، جایی که (g) شتاب به دلیل گرانش است ((g = 9.81m/s^{2})). برای بارهای پیچیده تر ، مانند دریچه ای با دیفرانسیل فشار (\ دلتا P) و یک منطقه دریچه (A) ، نیرو (f = \ delta p \ times a).
مرحله 2: شعاع چرخش را محاسبه کنید
پس از تعیین نیروی بار ، مرحله بعدی محاسبه شعاع (R) است که در آن نیرو اعمال می شود. در یک سیستم چرخشی ، گشتاور (T) با استفاده از فرمول (T = F \ Times R) محاسبه می شود.
به عنوان مثال ، اگر یک شیر دارای یک ساقه با شعاع (R) باشد و یک نیرو (F) به صورت مماس روی ساقه اعمال شود تا شیر را بچرخاند ، گشتاور مورد نیاز برای چرخاندن شیر (T = F \ Times R) است.
مرحله 3: کارآیی سیستم را در نظر بگیرید
در برنامه های واقعی جهانی ، هیچ سیستم مکانیکی 100 ٪ کارآمد نیست. ضرر و زیان ناشی از اصطکاک در یاتاقان ها ، چرخ دنده ها و سایر مؤلفه ها وجود دارد. برای پاسخ به این ضررها ، گشتاور محاسبه شده باید توسط یک عاملی ضرب شود تا اطمینان حاصل شود که محرک قدرت کافی برای غلبه بر ناکارآمدی دارد.
ضریب بهره وری (\ eta) بسته به کیفیت و طراحی سیستم مکانیکی ، از 0.7 تا 0.9 متغیر است. بنابراین ، نیاز واقعی گشتاور (t_ {واقعی} = \ frac {t} {\ eta}).
محاسبه مثال
بیایید نمونه ای از برنامه کنترل شیر را در نظر بگیریم. فرض کنید ما یک شیر توپ با قطر (D = 100mm) و یک دیفرانسیل فشار (\ Delta P = 100kPa) در سراسر دریچه داریم.
- ابتدا نیروی موجود در شیر را محاسبه کنید:
- مساحت دریچه (a = \ frac {\ pi d^{2}} {4} = \ frac {\ pi \ times (0.1m)^{2}} {4} = 0.00785m^{2}).
- نیرو (f = \ delta p \ times a = 100 \ times10^{3} pa \ times0.00785m^{2} = 785n).
- شعاع ساقه دریچه را فرض کنید (R = 10mm = 0.01m).
- گشتاور (t = f \ times r = 785n \ times0.01m = 7.85n \ cdot m).
- اگر راندمان سیستم دریچه - محرک (\ eta = 0.8) ، پس نیاز گشتاور واقعی (t_ {واقعی} = \ frac {7.85n \ cdot m} {0.8} = 9.8125n \ cdot m).
انتخاب محرک برقی مناسب
براساس نیازهای محاسبه شده گشتاور ، می توانید محرک الکتریکی مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید. در شرکت ما ، ما طیف گسترده ای از محرک های برقی را ارائه می دهیم ، از جملهسیلندر برقی 6 ولتبامحرک خطی الکتریکی سکته طولانیوتمحرک برس برس DCبشر
هنگام انتخاب یک محرک ، مهم است که نه تنها نیازهای گشتاور بلکه سایر عوامل مانند منبع تغذیه ، طول سکته مغزی (برای محرک های خطی) و چرخه وظیفه را در نظر بگیرید. یک محرک گشتاور بالاتر ممکن است گران تر باشد ، بنابراین تعادل نیازهای عملکرد با هزینه ضروری است.
پایان
محاسبه الزامات گشتاور یک محرک برقی یک فرآیند پیچیده اما اساسی است. با درک عواملی که بر گشتاور تأثیر می گذارد ، به دنبال مراحل محاسبه و در نظر گرفتن کارآیی سیستم ، می توانید اطمینان حاصل کنید که محرک مناسب را برای کاربرد خود انتخاب می کنید.
ما به عنوان یک تأمین کننده محرک برقی ، ما متعهد هستیم که محصولات با کیفیت بالا و مشاوره تخصصی را برای کمک به شما در انتخاب محرک خود ارائه دهیم. اگر در مورد محاسبات گشتاور سؤالی دارید یا در انتخاب محرک برقی مناسب به کمک نیاز دارید ، لطفاً برای تهیه و بحث های بیشتر با ما تماس بگیرید.
منابع
- نورتون ، رابرت ال. "طراحی ماشین: یک رویکرد یکپارچه." پیرسون ، 2012.
- شیگلی ، جوزف ای. ، و همکاران. "طراحی مهندسی مکانیک." مک گرا - آموزش هیل ، 2019.
