Има електрически и механични съображения, които трябва да се вземат предвид при внедряването на линеен задвижващ механизъм. Понякога може да е трудно да се избере правилният размер и сила. Например, задвижващият механизъм може да е проектиран да издържи два пъти по-голямо тегло от това на капак, но все пак да има затруднения с отварянето му. Това може да се случи поради ъгъла на приложение на силата или недостатъчния лост.
В този блог ще споделим набор от опростени изчисления, които биха дали добра отправна точка за изискванията за сила и дължина на хода на линеен задвижващ механизъм.
Разгледайте задвижващите механизми
Линейно движение
Когато говорим за линейно движение, имаме предвид, че движението на товара е линейно и това може да бъде под формата на повдигане или помпа. Този блог ще разгледа предимно вертикалното движение, но същите техники биха могли да бъдат полезни и за анализ на хоризонталното движение. Нека разгледаме примера на фигурата по-долу.
Фигура 1: Линейно движение с актуатор под ъгъл
|
Променлива |
Обяснение |
|
Л1 |
Дължина на задвижващия механизъм, когато е напълно прибран. |
|
Л2 |
Дължина на задвижващия механизъм при пълно разгъване. |
|
Y1 |
Разстояние по оста Y между предния монтаж на задвижващия механизъм и задния монтаж. |
|
Х1 |
Разстояние по оста X между предния монтаж на задвижващия механизъм и монтажа на края за четене. |
|
Y2 |
Вертикалното разстояние, което товарът би трябвало да измине. |
|
С |
Ход на задвижващия механизъм – разстоянието, което задвижващият механизъм изминава. |
Тук имаме задвижващ механизъм под ъгъл, който се опитва да премести маса нагоре. Масата има ролки от двете страни, което показва, че може да се движи само нагоре и надолу. Местата за монтаж на предния и задния край на задвижващ механизъм са фиксирани на място, така че могат само да се въртят.
Изчисляване на дължината на хода на задвижващия механизъм
Ако Х1 беше 0, линеен задвижващ механизъм вече няма да е под ъгъл, така че вертикалното разстояние, което товарът ще измине, ще бъде равно на хода.
Нека разгледаме един по-сложен случай, при който Х1 не е 0. Тогава, за да се постигне вертикално движение на товара, електрически задвижващ механизъм ще трябва и двете удължи и завъртанеТова е полезно, защото задвижващият механизъм ще заема по-малко място. Тогава дължината на хода няма да е равна на вертикалното изместване. За да намерим дължината на хода, ще трябва да направим някои леки изчисления!
Не забравяйте, че загребването е просто разликата между напълно разгънатите дължина на задвижващия механизъм и дължината на напълно прибрания задвижващ механизъм.
Напълно прибраните и разгънати дължини на задвижващия механизъм са хипотенузата на триъгълник, който образува задните и предните опори.
Фигура 2: Намиране на дължините на прибран (L1) и разгънат (L2) задвижващ механизъм
Използвайки този метод, можем да намерим дължината на хода, която би съответствала на желаното вертикално разстояние на движение на масата. Въз основа на формулата, колкото по-малка е стойността на X1, толкова по-голяма дължина на хода би съответствала на вертикалното разстояние. Ако X1 е голямо, малки увеличения на дължината на хода ще доведат до големи промени във вертикалното разстояние на движение.
Ако задвижващият механизъм беше позициониран строго вертикално, промяната във височината ще бъде просто равна на удължението на задвижващия механизъм. Позиционирането на задвижващия механизъм под ъгъл ще увеличи общия линеен обхват на движение на масата и задвижващият механизъм може да заема по-малко място. Въпреки това, това ще доведе и до известно странично натоварване и трябва да внимаваме да не причиним... прът на задвижващия механизъм да се огъва. Препоръчват се по-къси дължини на хода, когато задвижващият механизъм е поставен под такъв ъгъл.
Фигура 3: Сравнение на дължината на хода спрямо разстоянието на преместване за линейно движение
Изчисляване на номиналната сила на задвижващия механизъм
Можем да продължим да използваме свойството на триъгълниците, за да намерим сила на задвижващия механизъмОбърнете внимание, че ако задвижващият механизъм е под ъгъл, силата, която прилага, ще бъде разделена на хоризонтален и вертикален компонент. Хоризонталният компонент на силата не допринася за движението. Вертикалният компонент на силата ще избута масата нагоре, така че трябва да се уверим, че задвижващият механизъм осигурява достатъчно сила през цялото време.
Фигура 4: Разпределение на силата за линейно движение
Започваме с изчисляване на вертикалната сила на масата.
Можем да изчислим необходимата вертикална сила на задвижващия механизъм, както следва:
Тук използваме L1, защото задвижващият механизъм ще има най-ниската вертикална сила, когато е напълно прибран. Когато избор на задвижващ механизъм, трябва да се уверим, че е способен на динамична и статична сила, която е по-висока от Общо F които сме изчислили.
Пълна гама от задвижващи механизми
Ротационно движение
Когато говорим за въртеливо движение, имаме предвид, че товарът или масата се върти около някаква ос. Това може да бъде приложение с отваряща се врата или люк. Може дори да бъде накланяне на товарна платформа на камион.
Фигура 5: Ротационно движение с изпълнителен механизъм под ъгъл
На Фигура 5 е показан страничен изглед на вертикална врата или люк, който е настроен да се отваря с линеен задвижващ механизъм. Пълното прибиране на задвижващия механизъм е обозначено с позиция 1, а пълното му разгъване е обозначено с позиция 2. Задвижващият механизъм е монтиран под ъгъл, както при пълно разгъване, така и при пълно прибиране.
|
Променлива |
Обяснение |
|
Л1 |
Дължина на задвижващия механизъм, когато е напълно прибран. |
|
Л2 |
Дължина на задвижващия механизъм при пълно разгъване. |
|
Y1 |
Разстояние по оста Y между задния монтаж на задвижващия механизъм и оста на въртене на вратата (пантата на вратата). |
|
Х1 |
Разстояние по оста X между задния монтаж на задвижващия механизъм и оста на въртене на вратата (пантата на вратата). |
|
Y2 |
Разстояние между оста на въртене на вратата (пантата на вратата) и предния монтаж на задвижващия механизъм. |
|
С |
Ход на задвижващия механизъм – разстоянието, на което задвижващият механизъм се измества. |
|
Л3 |
Общата дължина на вратата. |
Примерът използва линеен задвижващ механизъм, монтиран под ъгъл, за да се осигури по-общ случай. Ако искате да намерите дължината на хода и силата на задвижващия механизъм, когато е монтиран перпендикулярно на вратата, можете да продължите с ръководството, но да зададете следното:
Изчисляване на дължината на хода на задвижващия механизъм
Този път ще използваме същия метод с триъгълници, който използвахме в раздела за линейно движение. Единствената промяна е, че триъгълниците са конструирани по различен начин този път.
Фигура 6: Намиране на дължината на прибран (L1) и разгънат (L2) задвижващ механизъм
Както и преди, дължината на хода е разликата между напълно разгъната и напълно прибраната дължина на задвижващия механизъм. Можем да я намерим, както следва:
В този случай дължината на хода на задвижващия механизъм силно зависи от местоположението на предния и задния монтаж. Колкото по-близо е предният монтаж до пантата на вратата, толкова по-малко ход ще трябва да се измести задвижващият механизъм, за да отвори или затвори вратата. По подобен начин, колкото по-близо е задният монтаж до пантата, толкова по-малък ход е необходим за отваряне на вратата.
Има точка на пречупване, при която отдалечаването на задвижващия механизъм от пантата вече не причинява големи промени в дължината на хода му, тъй като дължината му съответства точно на дължината на вратата и по-голямата част от движението се извършва чрез въртене. Това не е добра позиция за задвижващия механизъм, тъй като лостът е много слаб, но ще обсъдим това в следващите раздели.
Фигура 7: Дължина на хода спрямо позицията на предния монтаж (известна още като разстояние от предния монтаж до пантата на вратата)
Фигура 8: Дължина на хода спрямо позицията на монтаж отзад
От Фигура 8 можем да видим, че промяната в позицията на задно монтиране влияе върху необходимата дължина на хода, но ефектът има тенденция да се изравнява доста бързо.
Изчисляване на номиналната сила на задвижващия механизъм
За да определим номиналната сила за нашия задвижващ механизъм, ще трябва да определим очакваното натоварване на вратата. Тъй като вратата се върти около пантите си, простото познаване на масата на вратата не е достатъчно, за да определим силата, упражнявана върху задвижващия механизъм. За това приложение ще трябва да намерим момент на инерция на масата на вратата.
Интуитивно знаем, че отварянето на врата с помощта на дръжка (разположена далеч от пантата) е много по-лесно, отколкото отварянето на врата чрез натискане някъде близо до пантата.
Фигура 9: Представяне на вертикално отваряща се врата
Моментът на инерция (обозначен като I) за вертикално отварящата се врата около пантата може да се намери, както следва:
След като знаем момента на инерция, знаем въртящия момент, който задвижващият механизъм трябва да приложи към вратата, за да я задвижи. Следователно можем да изчислим силата, както следва:
Тази сила се нарича F нормално защото това е само един компонент от силата, приложена към задвижващия механизъм, а не пълната сила. По-добре е илюстрирано на Фигура 10. Както можете да видите, F нормално не действа по линията L1 или L2, а под ъгъл.
Фигура 10: Място на монтаж на задвижващите механизми
Това означава, че трябва да конвертираме F нормално от само компонентна сила до пълна сила на задвижващия механизъм. Тъй като нашият товар е въртяща се врата, F нормално Силата остава постоянна, но натоварването, приложено към задвижващия механизъм, се променя. Например, когато задвижващият механизъм е напълно прибран в позиция 1пантата на вратата поема по-голямата част от натоварването, така че задвижващият механизъм няма да изпита голяма сила, докато не се наложи да премести вратата. От друга страна, когато задвижващият механизъм е в напълно разгънато положение 2 Пантата на вратата не я поддържа толкова силно. В този случай, задвижващият механизъм трябва да поеме по-голямата част от товара.
Можем да изчислим силата при прибиране и разгъване, необходима за задвижващия механизъм. В зависимост от монтаж При определени условия силата в разгънато положение може да е по-висока от силата в прибрано положение или може да е обратното. Поради тази причина трябва да изчислим и двете и да изберем най-високата, за да сме сигурни, че приложението ни е надеждно.
Например, на Фигура 10, най-голямата сила ще бъде приложена към задвижващия механизъм, когато той е напълно разгънат. Тогава минималната номинална сила за задвижващия механизъм ще трябва да бъде равна или по-висока от F удължен.
Как да изчисля позицията на линеен задвижващ механизъм?
Позицията на задвижващия механизъм може да се изчисли чрез измерване на хода спрямо напълно прибраната начална точка. Ако има сензори на Хол или обратна връзка от потенциометъра, можете да проследявате позицията електронно, като броите импулси от ефекта на Хол или измервате напрежението на потенциометъра. Без обратна връзка или достъпност на задвижващия механизъм, позицията може да се оцени с помощта на известна дължина на хода + ход, базиран на времето, но това е по-малко точно, тъй като скоростта се променя с натоварване и външни смущения.
Как мога да определя правилната дължина на хода за моя задвижващ механизъм?
Определянето на дължината на хода изисква познаване на общото разстояние, което механизмът трябва да измине. Измерването на разстоянието между две точки на монтаж, когато е напълно затворено спрямо напълно отворено, работи за директно линейно движение; обаче, за да се преобразува въртеливото движение в линейно, са необходими усъвършенствани формули, като тригонометрия или геометрия на лостовата система.
Какви фактори влияят на силата, необходима за повдигане на капак с линеен задвижващ механизъм?
Необходимата повдигаща сила ще зависи от фактори като:
- Тегло на капака
- Разстояние между пантата и точката на монтаж на задвижващия механизъм
- Ъгъл на задвижващия механизъм спрямо вратата
- Триене от панти или уплътнения
- Смущения в околната среда (сняг, вятър, дъжд и др.)
Как да избера правилния задвижващ механизъм за моя проект?
За да изберете правилния задвижващ механизъм, определете основните си изисквания към спецификациите:
1. Сила (базирана на тегло, лост и ъгъл)
2. Дължина на хода (необходимо разстояние или завъртане)
3. Скорост (колко бързо се изисква механизмът да се движи)
4. Изисквания за електрическа мощност (съвместимост на напрежението и тока със системните изисквания)
5. Позиционна обратна връзка (синхронизация и точност, когато множество задвижващи механизми са в движение)
6. IP клас (защита на околната среда от прах/вода) След като параметрите са известни, можете да изберете задвижващ механизъм, който отговаря или надвишава всички изисквания. Калкулаторът за задвижващи механизми на Progressive Automations може да ви помогне в тази стъпка.
Как ъгълът на монтаж влияе върху силата на задвижващия механизъм и дължината на хода?
Плитък ъгъл (задвижващият механизъм почти успореден на вратата или панела) намалява лостовия механизъм, като драстично увеличава необходимата сила. По-стръмните ъгли на монтаж осигуряват по-голямо механично предимство, намалявайки необходимата сила. Промяната на ъгъла променя и ефективния ход на задвижващия механизъм, тъй като той произвежда въртеливо движение чрез линейно движение.
Заключение
В този блог разгледахме опростени начини за изчисляване на желаната сила и дължина на хода за линейни задвижващи механизмиУравненията в този блог могат да се използват за изчисляване на приблизителните изисквания за линейното и въртеливото движение на товара. Свържете се с нас на sales@progressiveautomations.com За всякакви допълнителни въпроси, нашият екип от инженери ще се радва да ви помогне.