Perdavimo mechanizmai yra pagrindiniai mechaninės įrangos komponentai, perduodantys galią mechaniniam judėjimui pasiekti. Projektuojant transmisijos mechanizmą, apkrovos inercijos apskaičiavimas yra itin svarbus, nes tai tiesiogiai veikia transmisijos mechanizmo stabilumą ir patikimumą. Toliau pateikiami įprastų perdavimo mechanizmų apkrovos inercijos skaičiavimo metodai ir pavyzdžiai:
I. Bendrųjų perdavimo mechanizmų apkrovos inercijos skaičiavimo metodai
1. Rutulinės sraigtinės pavaros mechanizmas
Rutuliniai sraigtiniai pavaros mechanizmai plačiai naudojami tikslios padėties nustatymo sistemose. Apskaičiuojant jų apkrovos inerciją reikia atsižvelgti į tokius veiksnius kaip apkrovos masė, varžto laidas, varžto skersmuo ir trinties koeficientas.
Tarkime, kad apkrovos masė yra m, sraigto laidas yra Pb, sraigto skersmuo yra Db, o apkrovos judėjimo greitis yra V. Apkrovos inercija, paversta variklio velenu, gali būti apskaičiuojama pagal šią formulę:
Apkrovos inercija =4×π2×Variklio greitis 2m×Pb2
Variklio greitis turi būti konvertuojamas pagal apkrovos judėjimo greitį ir varžto laidą. Be to, reikia atsižvelgti į paties varžto inerciją ir trinties nuostolių įtaką sistemos inercijai.
2. Paskirstymo skriemulio pavaros mechanizmas
Paskirstymo skriemulio pavaros mechanizmai yra plačiai naudojami automatikos įrangoje dėl jų sklandaus perdavimo, mažo triukšmo ir didelio padėties nustatymo tikslumo pranašumų. Jų apkrovos inercijos skaičiavimas apima paskirstymo skriemulių inerciją ir apkrovos inerciją.
Tarkime, kad paskirstymo skriemulio skersmuo yra D, o apkrovos masė yra M. Paskirstymo skriemulio inercija gali būti apskaičiuojama pagal šią formulę:
Paskirstymo skriemulio inercija=21×M×D2
Apkrovos inercija apskaičiuojama pagal apkrovos masę ir formą, kuri vėliau pridedama prie paskirstymo skriemulio inercijos, kad būtų gautavisos apkrovos inercija.
3. Pavaros pavaros mechanizmas
Pavarų pavaros mechanizmai pasižymi tiksliu perdavimo koeficientu, dideliu efektyvumu ir kompaktiška struktūra. Apskaičiuojant jų apkrovos inerciją reikia atsižvelgti į krumpliaračio stebulės inerciją, krumpliaračio veleno inerciją ir dinaminius efektus sujungiant pavarą.
Tarkime, kad krumpliaračio stebulės masė yra m1, kurios spindulys yra r1, o krumpliaračio veleno masė yra m2, kurio spindulys yra r2. Krumpliaračio stebulės inercija yra I1=m1×r12, o krumpliaračio veleno inercija yra I2=m2×r22. Apkrovos inercija apskaičiuojama pagal apkrovos masę ir formą, kuri vėliau pridedama prie krumpliaračio stebulės ir krumpliaračio veleno inercijos, kad būtų gautavisos apkrovos inercija.
Be to, taip pat reikia atsižvelgti į tokių veiksnių kaip trinties praradimas, krumpliaračio laisvumas ir elastinė deformacija sujungiant krumpliaratį sistemos inercijai.
4. Diržinės pavaros mechanizmas
Diržinės pavaros mechanizmai turi sklandžią transmisiją, paprastą struktūrą ir patogią priežiūrą. Jų apkrovos inercijos skaičiavimas apima diržo skriemulių inerciją ir diržo inerciją.
Diržo skriemulių inercijos skaičiavimo metodas yra panašus į paskirstymo skriemulių inerciją, o diržo inercija turi būti apskaičiuojama remiantis tokiais veiksniais kaip diržo medžiagos parametrai, darbo sąlygos ir ilgis. Paprastai diržo inercija yra santykinai maža, tačiau jos įtakos negalima ignoruoti didelės spartos perdavimo sistemose.
5. Grandininės pavaros mechanizmas
Grandininiai pavaros mechanizmai pasižymi dideliu perdavimo efektyvumu, didele{0}}apkrovos galia ir prisitaikymu prie atšiaurių sąlygų. Jų apkrovos inercijos skaičiavimas apima žvaigždučių inerciją ir grandinės inerciją.
Žvaigždžių inercijos skaičiavimo metodas yra panašus į krumpliaračių stebulių inerciją, o grandinės inercija turi būti skaičiuojama remiantis tokiais veiksniais kaip grandinės medžiagos parametrai, darbo sąlygos ir ilgis. Palyginti su diržine pavara, grandininė pavara paprastai turi didesnę inerciją, todėl projektuojant reikia visapusiškai atsižvelgti į jos įtaką dinaminiam sistemos veikimui.
II. Atvejo analizė
Kaip pavyzdį paimant rutulinio sraigto mechanizmą servo pavaros sistemoje, apkrovos inercijos apskaičiavimas ir variklio pasirinkimas atliekami taip:
1. Žinomos sąlygos
- Apkrovos masė m=200 kg, varžto laidas Pb=20 mm, varžto skersmuo Db=50 mm, varžto masė mb=40 kg
- Trinties koeficientas μ=0.002, mechaninis efektyvumas η=0.9
- Krovinio judėjimo greitis V=30 m/min, bendras judėjimo laikas t=1.4 s
- Pagreičio / lėtėjimo laikas t1=t3=0.2 s, išlikimo laikas t4=0.3 s
2. Skaičiavimo procesas
- Pirmiausia apskaičiuokite apkrovos inerciją, konvertuotą į variklio veleną, įskaitant didelės apkrovos sukimosi inerciją, konvertuotą į variklio veleną, ir varžto sukimosi inerciją, tada gaukitevisos apkrovos inercija.
- Tada apskaičiuokite variklio greitį ir sukimo momentą, reikalingą, kad variklis galėtų valdyti apkrovą, įskaitant sukimo momentą, reikalingą trintis įveikti, ir sukimo momentą, reikalingą didelės apkrovos pagreičiui ir varžtui, ir galiausiai gaukitemaksimalus reikalingas sukimo momentas.
3. Variklio pasirinkimas
Remiantis skaičiavimo rezultatais,TECO JSDEP-20A serijos servo variklisyra pasirinktas, kuris turi šias specifikacijas, atitinkančias projektavimo reikalavimus:
Vardinis greitis: 3000 aps./min (reguliuojamas iki 2500 aps./min.
Nominalus sukimo momentas: 12 N·m (atitinka apkrovos sukimo momento reikalavimą)
Rotoriaus inercija:
(arti reikiamos vertės
, pritaikomas klaidų diapazone)
Apkrovos inercijos santykis: 145/29≈5:1 (atitinka projektavimo kriterijus)
III. Išvados
- Projektuojant transmisijos mechanizmus, apkrovos inercija turi būti tiksliai apskaičiuota, kad būtų užtikrintas perdavimo mechanizmo stabilumas ir patikimumas.
- Apskaičiuojant apkrovos inerciją reikia atsižvelgti į įvairius veiksnius, įskaitant geometrinius parametrus, medžiagos parametrus ir darbo sąlygas.
- Norint pasirinkti tinkamiausią variklį, reikia visapusiškai atsižvelgti į tokius veiksnius kaip apkrovos inercija, variklio greitis ir reikalingas sukimo momentas.
Apibendrinant galima teigti, kad įprastų perdavimo mechanizmų apkrovos inercijos skaičiavimo metodai ir atvejų analizė turi didelę reikšmę transmisijos mechanizmų projektavimui ir variklių parinkimui. Tikslus skaičiavimas ir racionalus pasirinkimas gali užtikrinti perdavimo mechanizmų stabilumą ir patikimumą bei pagerinti mechaninės įrangos veikimą.