Elektrikli bir aktüatörün tork gereksinimlerinin hesaplanması, çeşitli uygulamalarda uygun işleyişini ve verimliliğini sağlamada önemli bir adımdır. Önde gelen bir elektrikli aktüatör tedarikçisi olarak, doğru tork hesaplamalarının önemini anlıyoruz ve süreç boyunca size rehberlik etmek için buradayız.
Elektrikli aktüatörlerde torku anlamak
Tork, Newton - Metre (n · m) veya ayak - pound (ft - lb) gibi birimler cinsinden ölçülen bir nesneye uygulanan dönme kuvveti olarak tanımlanır. Elektrikli aktüatörler bağlamında, dönen vanalar, kapıları açma ve kapatma veya hareketli mekanik bileşenler gibi görevler için tork gereklidir.
Elektrikli bir aktüatör için gereken tork, hareket etmesi gereken yük, çalışma hızı ve sistemin mekanik avantajı dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır. Torkun yanlış hesaplanması, gerekli görevleri gerçekleştiremeyen veya enerji harcayan ve maliyetleri artıran büyük boyutlu aktüatörleri gerçekleştiremeyen aktüatörlere yol açabilir.
Tork gereksinimlerini etkileyen faktörler
Yük özellikleri
Yükün doğası, tork gereksinimlerini etkileyen birincil faktörlerden biridir. Yük, kaldırılması veya doğrusal olarak hareket ettirilmesi gereken basit bir kütle ise, tork hesaplaması nispeten basittir. Bununla birlikte, yük karmaşık bir şekle sahipse veya sürtünme veya yerçekimi gibi dış kuvvetlere tabi ise, hesaplama daha karmaşık hale gelir.
Örneğin, bir valf kontrol uygulamasında, valfi çevirmek için gereken tork valf tipine (bilyalı valf, kapı valfi, vb.), Valfin boyutuna ve valf boyunca basınç farkına bağlıdır. Daha büyük bir valf veya daha yüksek basınç diferansiyel, genellikle daha fazla tork gerektirecektir.
Çalışma hızı
Aktüatörün yükü hareket ettirmesi gereken hızı da tork gereksinimlerini etkiler. Daha hızlı - hareketli aktüatörler genellikle yükü hızlı bir şekilde hızlandırmak için daha fazla tork gerektirir. Bunun nedeni, yükün ataleti aşılması gerektiği ve aktüatörün kısa bir süre içinde istenen hızı elde etmek için yeterli kuvvet üretmesidir.
Robotik kollar gibi bazı uygulamalarda, çalışma hızı görev sırasında önemli ölçüde değişebilir. Bu durumlarda, aktüatörün herhangi bir noktada maksimum tork talebini ele alabilmesini sağlamak için hareketin farklı aşamaları için tork gereksinimlerinin hesaplanması gerekir.
Mekanik avantaj
Dişli oranı, kasnak sistemi veya diğer mekanik bileşenler ile belirlenen sistemin mekanik avantajı, tork gereksinimlerini önemli ölçüde etkileyebilir. Daha yüksek bir mekanik avantaj, aktüatörün daha az giriş torkuyla daha fazla çıkış torku üretebileceği anlamına gelir.
Örneğin, yüksek vites oranına sahip bir şanzıman, çıkış şaftına uygulanan kuvveti çarparak elektrik motorundan gereken torku azaltabilir. Bununla birlikte, mekanik avantajın artırılmasının çıkış şaftının hızını da azalttığını belirtmek önemlidir.
Tork Gereksinimlerini Hesaplama
1. Adım: Yük kuvvetini belirleyin
Tork gereksinimlerini hesaplamanın ilk adımı, yükü hareket ettirmek için gereken kuvveti belirlemektir. Bu, mekanik sistemi analiz ederek ve yerçekimi, sürtünme ve dış kuvvetler gibi faktörleri dikkate alarak yapılabilir.
Eğer yük basit bir kütle (m) dikey olarak kaldırılırsa, onu kaldırmak için gereken kuvvet (f) (f = m \ times g) ile verilir, burada (g) yerçekimi ((g = 9.81m/s^{2})) nedeniyle ivme olur. Basınç farkına sahip bir valf (\ delta P) ve bir valf alanı (a) gibi daha karmaşık yükler için kuvvet (f = \ delta p \ times A).
Adım 2: Rotasyonun yarıçapını hesaplayın
Yük kuvveti belirlendikten sonra, bir sonraki adım, kuvvetin uygulandığı yarıçapı (r) hesaplamaktır. Bir dönme sisteminde, tork (t) formül (t = f \ times r) kullanılarak hesaplanır.
Örneğin, bir valf yarıçapı (r) olan bir gövdeye sahipse ve valfi çevirmek için gövdeye teğet olarak bir kuvvet (F) uygulanırsa, valfi çevirmek için gereken tork (t = f \ zamanlar r).
Adım 3: Sistemin verimliliğini düşünün
Gerçek - dünya uygulamalarında hiçbir mekanik sistem% 100 verimli değildir. Yataklarda, dişlilerde ve diğer bileşenlerde sürtünme nedeniyle kayıplar vardır. Bu kayıpları hesaba katmak için, hesaplanan torkun, aktüatörün verimsizliklerin üstesinden gelmek için yeterli güce sahip olmasını sağlamak için bir faktörle çarpılması gerekir.
Verimlilik faktörü (\ eta), mekanik sistemin kalitesine ve tasarımına bağlı olarak tipik olarak 0.7 ila 0.9 arasında değişir. Yani, gerçek tork gereksinimi (t_ {gerçek} = \ frac {t} {\ eta}).
Örnek hesaplama
Bir valf - kontrol uygulaması örneğini ele alalım. Valf boyunca çapı (d = 100mm) ve bir basınç diferansiyeline (\ delta p = 100kpa) sahip bir bilyalı valfimiz olduğunu varsayalım.
- İlk olarak, valf üzerindeki kuvveti hesaplayın:
- Valf alanı (a = \ frac {\ pi d^{2}} {4} = \ frac {\ pi \ times (0.1m)^{2}} {4} = 0.00785m^{2}).
- Kuvvet (f = \ delta p \ times a = 100 \ times10^{3} pa \ times0.00785m^{2} = 785n).
- Valf gövdesinin yarıçapını varsayalım (r = 10mm = 0.01m).
- Tork (t = f \ times r = 785n \ times0.01m = 7.85n \ cdot m).
- Valf - aktüatör sisteminin (\ eta = 0.8) verimliliği ise, gerçek tork gereksinimi (t_ {gerçek} = \ frac {7.85n \ cdot m} {0.8} = 9.8125n \ cdot m).
Doğru elektrik aktüatörünü seçmek
Hesaplanan tork gereksinimlerine dayanarak, uygulamanız için uygun elektrik aktüatörünü seçebilirsiniz. Şirketimizde, çok çeşitli elektrikli aktüatörler sunuyoruz,Elektrikli silindir 6v-Uzun İnme Elektrikli Doğrusal Aktüatör, VeDC Fırça Elektrik Aktüatörü.
Bir aktüatör seçerken, sadece tork gereksinimlerini değil, aynı zamanda güç kaynağı, inme uzunluğu (doğrusal aktüatörler için) ve görev döngüsü gibi diğer faktörleri de dikkate almak önemlidir. Daha yüksek bir tork aktüatörü daha pahalı olabilir, bu nedenle performans gereksinimlerini maliyetle dengelemek önemlidir.
Çözüm
Elektrikli bir aktüatörün tork gereksinimlerinin hesaplanması karmaşık ama temel bir süreçtir. Torku etkileyen faktörleri anlayarak, hesaplama adımlarını izleyerek ve sistemin verimliliğini göz önünde bulundurarak, uygulamanız için doğru aktüatörü seçmenizi sağlayabilirsiniz.
Elektrikli bir aktüatör tedarikçisi olarak, aktüatör seçiminizde size yardımcı olacak yüksek kaliteli ürünler ve uzman tavsiyesi vermeye kararlıyız. Tork hesaplamaları hakkında herhangi bir sorunuz varsa veya doğru elektrikli aktüatörün seçilmesinde yardıma ihtiyacınız varsa, lütfen tedarik ve daha fazla tartışma için bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Referanslar
- Norton, Robert L. "Makine Tasarımı: Entegre Bir Yaklaşım." Pearson, 2012.
- Shigley, Joseph E., vd. "Makine Mühendisliği Tasarımı." McGraw - Hill Education, 2019.
