חישובים פשוטים לבחירת פרמטרים של מפעיל

ישנם שיקולים חשמליים ומכניים שיש לקחת בחשבון בעת יישום מפעיל ליניארי. לעיתים קשה לבחור את הגודל והכוח הנכונים. לדוגמה, ייתכן שהמפעיל מדורג לשאת משקל כפול ממשקל דלת מלכודת מבחינת כוח, אך עדיין מתקשה לפתוח אותה. זה יכול לקרות בגלל זווית הפעלת הכוח או מינוף לא מספיק.

בבלוג זה, נשתף סט של חישובים פשוטים שיספקו נקודת התחלה טובה לדרישות כוח ואורך מהלך עבור מפעיל ליניארי.

תנועה לינארית

כשאנחנו מדברים על תנועה לינארית, אנחנו מתכוונים שתנועת המטען היא לינארית וזה יכול להיות בצורה של הרמה או משאבה. בלוג זה יעסוק בעיקר בתנועה אנכית, אך אותן טכניקות יכולות להיות שימושיות גם לניתוח תנועה אופקית. בואו נסתכל על הדוגמה באיור למטה.

איור 1: תנועה לינארית עם מפעיל בזווית

מִשְׁתַנֶה	הֶסבֵּר
L1	אורך המפעיל כאשר הוא נסוג במלואו.
L2	אורך המפעיל כאשר הוא מורחב במלואו.
שנה 1	מרחק ציר ה-Y בין תושבת הקצה הקדמי של המפעיל לבין תושבת הקצה האחורי.
X1	מרחק ציר ה-X בין תושבת החזית של המפעיל לבין תושבת קצה הקריאה.
Y2	המרחק האנכי שהעומס יצטרך לנוע.
ש	מהלך המפעיל - המרחק שהמפעיל משתרע.

 

כאן יש לנו מפעיל בזווית שמנסה להזיז מסה כלפי מעלה. למסה יש גלילים משני צידיה כדי לציין שהיא יכולה לנוע רק למעלה ולמטה. מיקומי ההרכבה בקצה הקדמי והאחורי של מַפעִיל קבועים במקומם כך שהם יכולים רק להסתובב.

חישוב אורך שבץ המפעיל

אִם X1 היה 0, ה- מפעיל ליניארי לא יהיה יותר בזווית כך שהמרחק האנכי שהעומס יעבור יהיה שווה למהלך.

בואו נבחן מקרה מאתגר יותר שבו X1 אינו 0. לאחר מכן, כדי להשיג תנועה אנכית של המטען, ה- מפעיל חשמלי היה צריך את שניהם לְהַאֲרִיך ו לְסוֹבֵבזה מועיל מכיוון שהמפעיל יתפוס פחות מקום. אז, אורך המהלך לא יהיה שווה לתזוזה האנכית. כדי למצוא את אורך המהלך, נצטרך לעשות קצת חישובים קלים!

זכור כי משיכה היא פשוט ההבדל בין מתיחה מלאה אורך המפעיל ואורך המפעיל כשהוא נסוג במלואו.

 

 

אורכי המפעילים הנסוגים והמורחבים במלואם הם היתר של משולש המרכיב את תושבות הקצה האחורי והקדמי.

איור 2: מציאת אורכים משוכים (L1) ומוארכים (L2) של מפעיל

באמצעות שיטה זו, נוכל למצוא את אורך התנועה שיתאים למרחק התנועה האנכי הרצוי של המסה. בהתבסס על הנוסחה, ככל שערך X1 קטן יותר, כך אורך התנועה יתאים יותר למרחק התנועה האנכי. אם X1 גדול, עלייה קטנה באורך התנועה יובילו לשינויים גדולים במרחק התנועה האנכי.

אם המפעיל היה ממוקם אנכית לחלוטין, השינוי בגובה יהיה שווה פשוט להארכת המפעיל. מיקום המפעיל בזווית יגדיל את טווח התנועה הליניארי הכולל של המסה והמפעיל יתפוס פחות מקום. עם זאת, הדבר יגרום גם לעומס צדדי מסוים ועלינו להיזהר שלא לגרום ל... מוט של המפעיל להתכופף. מומלץ להשתמש באורכי מהלך קצרים יותר בעת הצבת המפעיל בזווית כזו.

 

איור 3: השוואה בין אורך מהלך למרחק מהלך עבור תנועה ליניארית

חישוב דירוג כוח המפעיל

נוכל להמשיך להשתמש בתכונת המשולשים כדי למצוא את כוח המפעילשימו לב שאם המפעיל נמצא בזווית, הכוח שהוא מפעיל יתחלק לרכיב אופקי ואנכי. הרכיב האופקי של הכוח אינו תורם לתנועה. הרכיב האנכי של הכוח ידחוף את המסה כלפי מעלה, לכן עלינו לוודא שיש מספיק כוח המסופק על ידי המפעיל בכל עת.

איור 4: פירוט כוחות עבור תנועה ליניארית

אנו מתחילים בחישוב הכוח האנכי של המסה.

 

נוכל לחשב את הכוח האנכי הנדרש של המפעיל באופן הבא:

 

כאן אנו משתמשים ב-L1 מכיוון שלמפעיל יהיה הכוח האנכי הנמוך ביותר כאשר הוא נסוג במלואו. בחירת מפעיל, עלינו לוודא שהוא מסוגל לכוח דינמי וסטטי גבוה מ- סך הכל שחישבנו.

תנועה סיבובית

כשאנחנו מדברים על תנועה סיבובית, אנחנו מתכוונים שהמטען או המסה מסתובבים סביב ציר כלשהו. זה יכול להיות יישום עם דלת נפתחת או פתח. זה יכול אפילו להיות הטיית משטח מטען במשאית.

איור 5: תנועה סיבובית עם מפעיל בזווית

באיור 5 אנו מסתכלים על מבט צדדי של דלת אנכית או פתח המוגדר לפתיחה באמצעות מפעיל ליניארי. נסיגה מלאה של המפעיל מסומנת על ידי מיקום 1 והרחבה מלאה מסומנת על ידי מיקום 2. מפעיל הוא רָכוּב בזווית, גם בפתיחה מלאה וגם בנסיגה מלאה. 

מִשְׁתַנֶה	הֶסבֵּר
L1	אורך המפעיל כאשר הוא נסוג במלואו.
L2	אורך המפעיל כאשר הוא מורחב במלואו.
שנה 1	מרחק ציר ה-Y בין תושבת הקצה האחורי של המפעיל לציר הסיבוב של הדלת (ציר הדלת).
X1	מרחק ציר ה-X בין תושבת הקצה האחורי של המפעיל לציר הסיבוב של הדלת (ציר הדלת).
Y2	המרחק בין ציר סיבוב הדלת (ציר הדלת) לבין ההרכבה הקדמית של המפעיל.
ש	מהלך המפעיל - המרחק שהמפעיל משתרע.
L3	האורך הכולל של הדלת.

 

הדוגמה היא שימוש במפעיל ליניארי המותקן בזווית כדי לספק מקרה כללי יותר. אם תרצו למצוא את אורך המהלך והכוח של המפעיל כאשר הוא מורכב בניצב לדלת, תוכלו להמשיך עם ההנחיה אך להגדיר את הדברים הבאים:

חישוב אורך שבץ המפעיל

נשתמש הפעם באותה שיטת משולשים בה השתמשנו בקטע התנועה הליניארית. השינוי היחיד הוא שהמשולשים בנויים בצורה שונה הפעם.

 

איור 6: מציאת אורך המפעיל במצב מכוסה (L1) ומורחב (L2)

כמו קודם, אורך המהלך הוא ההפרש בין האורך הפתוח במלואו לבין האורך המכוון במלואו של המפעיל. נוכל למצוא אותו בפשטות באופן הבא:

 

במקרה זה, אורך מהלך המפעיל תלוי במידה רבה במיקום תושבות הקצה הקדמי והאחורי. ככל שנמקם את תושבת הקצה הקדמי קרוב יותר לציר הדלת, כך המפעיל יצטרך לנוע פחות כדי לפתוח או לסגור את הדלת. באופן דומה, ככל שתושבת הקצה האחורי קרובה יותר לציר, כך נדרש פחות מהלך כדי לפתוח את הדלת.

ישנה נקודת מפנה שבה הזזת המפעיל הרחק מהציר כבר לא גורמת לשינויים גדולים באורך מהלך המפעיל מכיוון שאורך המפעיל תואם היטב את אורך הדלת ורוב התנועה מתבצעת באמצעות סיבוב. זה לא מצב טוב עבור המפעיל מכיוון שהמינוף חלש מאוד, אך נדון בכך בסעיפים הבאים.

איור 7: אורך מהלך יחסית למיקום ההרכבה הקדמי (כלומר, מרחק מההרכבה הקדמית לציר הדלת)

איור 8: אורך מהלך יחסית למיקום ההרכבה האחורי

אנו יכולים לראות מאיור 8 ששינוי מיקום ההרכבה האחורית אכן משפיע על אורך המהלך הנדרש, אך ההשפעה נוטה להתיישר די מהר.

חישוב דירוג כוח המפעיל

כדי למצוא את דירוג הכוח עבור המפעיל שלנו, נצטרך לקבוע את העומס הצפוי של הדלת. מכיוון שהדלת מסתובבת סביב צירי הדלת, ידיעת מסת הדלת אינה מספיקה כדי לקבוע את הכוח המופעל על המפעיל. עבור יישום זה, נצטרך למצוא את מומנט אינרציה מסה של הדלת.

באופן אינטואיטיבי, אנו יודעים שפתיחת דלת באמצעות ידית (הממוקמת הרחק מהציר) קלה בהרבה מפתיחת דלת על ידי דחיפה איפשהו ליד הציר.

איור 9: ייצוג של דלת שנפתחת אנכית

ניתן למצוא את מומנט האינרציה (מסומן כ-I) עבור דלת הנפתחת אנכית סביב הציר באופן הבא:

כעת, לאחר שיש לנו את מומנט האינרציה, אנו יודעים את המומנט שהמפעיל צריך להפעיל על הדלת כדי לגרום לה לנוע. לכן, נוכל לחשב את הכוח באופן הבא:

כוח זה נקרא F רגיל מכיוון שזהו רק רכיב אחד של הכוח המופעל על המפעיל ולא הכוח המלא. זה מודגם טוב יותר באיור 10. כפי שניתן לראות, F רגיל אינו פועל לאורך קו L1 או L2, אלא בזווית.

איור 10: מיקום הרכבה של המפעילים

זה אומר שאנחנו צריכים להמיר F רגיל מכוח רכיבי בלבד לכוח מפעיל מלא. מכיוון שהעומס שלנו הוא דלת מסתובבת, ה F רגיל הכוח נשאר קבוע, אך העומס המופעל על המפעיל משתנה. לדוגמה, כאשר המפעיל נסוג לחלוטין למצב 1., ציר הדלת נושא את רוב העומס, כך שהמפעיל לא יחווה כוח רב עד שיהיה צורך להזיז את הדלת. מצד שני, כאשר המפעיל נמצא במצב פתוח לחלוטין. ② ציר הדלת אינו תומך בדלת באותה מידה. במקרה כזה, המפעיל צריך להחזיק את עיקר העומס.

אנו יכולים לחשב את הכוח הנסוג והמתוח הנדרש עבור המפעיל. בהתאם ל- הַרכָּבָה בתנאים, הכוח במצב מורחב יכול להיות גבוה יותר מהכוח במצב משוך או שהוא יכול להיות הפוך. מסיבה זו, עלינו לחשב את שניהם ולבחור את הגבוה ביותר כדי לוודא שהיישום שלנו עמיד.

לדוגמה, באיור 10, הכוח הגבוה ביותר יופעל על המפעיל כאשר הוא פותח במלואו. לאחר מכן, דירוג הכוח המינימלי עבור המפעיל יצטרך להיות שווה או גבוה מ F מורחב.

מַסְקָנָה

בבלוג זה, בחנו דרכים פשוטות לחישוב דירוג הכוח הרצוי ואורך המהלך עבור מפעילים ליניארייםניתן להשתמש במשוואות בבלוג זה כדי לחשב דרישות משוערות לתנועה לינארית וסיבובית של העומס. צרו איתנו קשר בכתובת sales@progressiveautomations.com לכל שאלה נוספת וצוות המהנדסים שלנו ישמח לעזור לכם.