Egyszerűsített számítások a működtető paraméterek kiválasztásához

Lineáris aktuátor megvalósításakor figyelembe kell venni számos elektromos és mechanikai szempontot. Néha nehéz lehet a megfelelő méret és erő kiválasztása. Például az aktuátor méretezhető úgy, hogy kétszer akkora súlyt bírjon el, mint egy csapóajtó, mégis nehezen nyitja ki. Ez az erő alkalmazási szöge vagy a nem megfelelő emelőerő miatt történhet.

Ebben a blogbejegyzésben megosztunk egy sor egyszerűsített számítást, amelyek jó kiindulópontot adhatnak a lineáris aktuátorok erő- és lökethossz-követelményeinek meghatározásához.

Lineáris mozgás

Amikor lineáris mozgásról beszélünk, a teher lineáris mozgását értjük alatta, és ez lehet emelés vagy szivattyú formájában. Ez a blogbejegyzés főként a függőleges mozgással foglalkozik, de ugyanezek a technikák hasznosak lehetnek a vízszintes mozgás elemzésére is. Vessünk egy pillantást az alábbi ábrán látható példára.

1. ábra: Lineáris mozgás szögben elhelyezett működtetővel

Itt egy ferdén elhelyezett aktuátort látunk, amely egy tömeget próbál felfelé mozgatni. A tömeg mindkét oldalán görgők vannak, amelyek jelzik, hogy csak felfelé és lefelé tud mozogni. A rögzítési helyek az elülső és hátsó végén... aktuátor rögzítettek, így csak forgathatók.

A működtető lökethosszának kiszámítása

Ha X1 0 volt, a lineáris aktuátor már nem lenne szögben, így a teher által megtett függőleges távolság megegyezne a lökettel.

Vizsgáljunk meg egy nehezebb esetet, ahol X1 nem 0. Ezután a teher függőleges mozgásának eléréséhez a elektromos működtető mindkettőnek kellene kiterjeszteni és forogEz azért előnyös, mert a működtető kevesebb helyet foglal. Így a lökethossz nem lesz egyenlő a függőleges elmozdulással. A lökethossz meghatározásához némi egyszerű matematikát kellene végeznünk!

Ne feledd, hogy a löket egyszerűen a teljesen kinyújtott és a teljesen kinyújtott löket közötti különbség. működtető hossza és a teljesen behúzott működtető hossza.

A teljesen behúzott és kinyújtott működtető hosszak egy háromszög átfogóját alkotják, amely a hátsó és az első rögzítéseket alkotja.

2. ábra: Egy aktuátor behúzott (L1) és kinyújtott (L2) hosszának megkeresése

Ezzel a módszerrel megtalálhatjuk azt a lökethosszt, amely megfelel a tömeg kívánt függőleges elmozdulásának. A képlet alapján minél kisebb az X1 érték, annál nagyobb lökethossz felel meg a függőleges elmozdulásnak. Ha X1 nagy, a lökethossz kis növekedése is nagy változásokat eredményez a függőleges elmozdulásban.

Ha a működtetőt szigorúan függőlegesen helyezték el, a magasságváltozás egyszerűen megegyezik a működtető meghosszabbításával. A működtető szögben történő elhelyezése növeli a tömeg teljes lineáris mozgástartományát, és a működtető kevesebb helyet foglalhat el. Ennek ellenére oldalirányú terhelést is okoz, és ügyelnünk kell arra, hogy ne okozzunk a a működtető rúdja hajlítani. Rövidebb lökethossz ajánlott, ha a működtetőt ilyen szögben helyezik el.

3. ábra: Lökethossz és elmozdulási távolság összehasonlítása lineáris mozgás esetén

A működtető erőértékének kiszámítása

Továbbra is felhasználhatjuk a háromszögek tulajdonságát a megtalálásához működtető erőMegjegyzendő, hogy ha a aktuátor szögben áll, az általa kifejtett erő vízszintes és függőleges komponensre oszlik. Az erő vízszintes komponense nem járul hozzá a mozgáshoz. Az erő függőleges komponense felfelé nyomja a tömeget, ezért biztosítanunk kell, hogy a aktuátor mindig elegendő erőt biztosítson.

4. ábra: Erőeloszlás lineáris mozgás esetén

Kezdjük a tömeg függőleges erejének kiszámításával.

A működtető szerkezet szükséges függőleges erejét a következőképpen számíthatjuk ki:

Itt az L1 értéket használjuk, mivel a működtetőnek a legkisebb függőleges ereje lesz teljesen behúzott állapotban. Amikor aktuátor kiválasztása, biztosítanunk kell, hogy nagyobb dinamikus és statikus erőhatásokat tudjon felvenni, mint Összesen hogy kiszámoltuk.

Forgó mozgás

Amikor forgó mozgásról beszélünk, azt értjük, hogy a teher vagy a tömeg valamilyen tengely körül forog. Ez lehet egy nyitható ajtóval vagy nyílással ellátott alkalmazás. Akár egy teherautó rakterének megdöntése is lehet.

5. ábra: Forgómozgás szögben elhelyezett aktuátorral

Az 5. ábrán egy függőleges ajtó vagy nyílás oldalnézetét látjuk, amelyet lineáris aktuátorral lehet nyitni. Az aktuátor teljes behúzását az 1. pozíció, a teljes kihúzását pedig az 2. pozíció jelzi. A aktuátor felszerelt szögben, mind teljesen kinyújtott, mind teljesen visszahúzott állapotban. 

A példa egy általánosabb eset bemutatására a ferdén felszerelt lineáris aktuátort használja. Ha meg szeretné határozni az ajtóra merőlegesen szerelt aktuátor lökethosszát és erejét, folytathatja az útmutatót, de a következőket állíthatja be:

A működtető lökethosszának kiszámítása

Ezúttal ugyanazt a háromszög módszert fogjuk használni, mint a lineáris mozgás részben. Az egyetlen változás, hogy a háromszögek ezúttal másképp vannak felépítve.

6. ábra: Behúzott (L1) és kinyújtott (L2) működtető hosszának megkeresése

A korábbiakhoz hasonlóan a lökethossz a működtető teljesen kinyújtott és teljesen behúzott hossza közötti különbség. Egyszerűen a következőképpen számítható ki:

Ebben az esetben a működtető lökethossza nagymértékben függ az elülső és hátsó rögzítések helyétől. Minél közelebb helyezzük az elülső rögzítést az ajtó zsanérjához, annál kisebb mozgást kell a működtetőnek tennie az ajtó nyitásához vagy zárásához. Hasonlóképpen, minél közelebb van a hátsó rögzítés a zsanérhoz, annál kisebb löketre van szükség az ajtó kinyitásához.

Van egy inflexiós pont, ahol a működtető zsanértól való távolabb mozgatása már nem okoz nagy változásokat a működtető lökethosszában, mivel a működtető hossza szorosan megegyezik az ajtó hosszával, és a mozgás nagy része forgatással történik. Ez nem jó pozíció a működtető számára, mert a tőkeáttétel nagyon gyenge, de ezt a későbbi szakaszokban tárgyaljuk.

7. ábra: Lökethossz az elülső rögzítési pozícióhoz képest (más néven az elülső rögzítés és az ajtó zsanérja közötti távolság)

8. ábra: A lökethossz a hátsó rögzítési pozícióhoz viszonyítva

A 8. ábrán látható, hogy a hátsó rögzítési pozíció változása befolyásolja a szükséges lökethosszt, de a hatás általában elég gyorsan kiegyenlítődik.

A működtető erőértékének kiszámítása

Ahhoz, hogy megtaláljuk a működtető erőértékét, meg kell határoznunk az ajtó várható terhelését. Mivel az ajtó az ajtó zsanérjai körül forog, az ajtó tömegének ismerete önmagában nem elegendő a működtetőre kifejtett erő meghatározásához. Ehhez az alkalmazáshoz meg kell találnunk a tömeg tehetetlenségi nyomatéka az ajtónak.

Intuitív módon tudjuk, hogy egy ajtót sokkal könnyebb kinyitni egy kilincs segítségével (ami messze van a zsanértól), mint egy ajtót a zsanér közelében lévő helyen megnyomva.

9. ábra: Függőlegesen nyíló ajtó ábrázolása

A függőlegesen nyíló ajtó zsanér körüli tehetetlenségi nyomatékát (I-vel jelölve) a következőképpen lehet meghatározni:

Most, hogy ismerjük a tehetetlenségi nyomatékot, ismerjük azt a nyomatékot, amelyet a működtetőnek az ajtóra kell kifejtenie ahhoz, hogy az elmozduljon. Ezért az erőt a következőképpen számíthatjuk ki:

Ezt az erőt nevezik F normális mivel ez csak az aktuátorra ható erő egyik összetevője, és nem a teljes erő. Ez jobban látható a 10. ábrán. Amint látható, F normális nem az L1 vagy L2 vonal mentén hat, hanem szögben.

10. ábra: Az aktuátorok felszerelési helye

Ez azt jelenti, hogy konvertálnunk kell F normális egy komponens erőtől a teljes működtető erőig. Mivel a terhelésünk egy forgó ajtó, a F normális az erő állandó marad, de a működtetőre ható terhelés változik. Például, amikor a működtető teljesen be van húzva az 1. pozícióba, az ajtózsanér viseli a terhelés nagy részét, így a működtető nem fog nagy erőt kifejteni, amíg az ajtót mozgatnia nem kell. Másrészt, amikor a működtető teljesen ki van húzva a ② Az ajtózsanér nem támasztja meg annyira az ajtót. Ebben az esetben a működtetőnek kell megtartania a terhelés nagy részét.

Kiszámíthatjuk a működtetőhöz szükséges visszahúzott és kinyújtott erőt. Attól függően, hogy felszerelés Ilyen körülmények között a kinyújtott helyzetben ható erő nagyobb lehet, mint a behúzott helyzetben ható erő, vagy éppen ellenkezőleg. Emiatt mindkettőt ki kell számolnunk, és a legnagyobbat kell választanunk, hogy biztosítsuk az alkalmazásunk robusztusságát.

Például a 10. ábrán a legnagyobb erő a teljesen kinyújtott állapotban hatna a működtetőre. Ekkor a működtető minimális erőértékének egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie, mint F kiterjesztve.

Következtetés

Ebben a blogbejegyzésben a kívánt erőérték és lökethossz kiszámításának egyszerűsített módjait vizsgáltuk meg a következőkhöz: lineáris aktuátorokA blogban található egyenletek segítségével kiszámíthatók a teher lineáris és forgó mozgásának hozzávetőleges követelményei. Lépjen kapcsolatba velünk a következő címen: sales@progressiveautomations.com További kérdéseivel forduljon hozzánk bizalommal, mérnökcsapatunk készséggel áll rendelkezésére.