Quais são as características físicas às quais você presta atenção em um atuador? Quais são os parâmetros mais importantes que você considera? Embora os atuadores sejam principalmente responsáveis pelo movimento linear, suas características de movimento rotacional também fazem diferença. O motivo é simples: os atuadores produzem torque. Quando ele é transmitido a um sistema de acionamento, provoca movimento linear.
O cálculo de torque de atuadores elétricos é uma tarefa à qual milhares de engenheiros e entusiastas de tecnologia no mundo todo dedicam suas habilidades. Preparamos esta breve análise junto com uma fórmula de cálculo de torque para atuador linear para aumentar seu conhecimento e ajudar a cumprir essa tarefa.
O que é torque e por que precisamos calculá-lo?
Torque é uma grandeza física que faz parte da lista das características técnicas mais importantes de um atuador. Ele é o equivalente à força em movimentos de rotação. Se você aplica torque a um objeto, ele começa a girar em torno do eixo. Esse eixo é chamado de ponto de pivô. A distância do torque aplicado até o ponto de pivô é o braço de momento. Torque pode se referir a um momento de força. A diferença é que o torque de fato produz a rotação em torno do ponto de pivô. Um momento, na verdade, é uma força aplicada a uma distância sem que a rotação ocorra. Mas por que isso é tão importante? O cálculo de torque de atuador pneumático é extremamente importante devido à grande demanda dos clientes por veículos com características de eficiência e economia superiores. Todos buscamos carros que precisem de menos combustível e tenham mais segurança e confiabilidade. Além disso, existem requisitos legais de emissões. O torque é significativo para o desenvolvimento de um motor moderno e potente. Torque e velocidade de rotação são as grandezas físicas necessárias para calcular a potência mecânica. O cálculo de torque do atuador também é um componente importante dos testes. Com a ajuda de transdutores de torque, realiza-se a medição de torque em linha. Isso desempenha um papel enorme na otimização do mecanismo.
Indústrias e mecanismos que utilizam atuadores amplamente
Para calcular o torque do atuador, primeiro precisamos entender o quão amplamente essas ferramentas são usadas. A maioria dos mecanismos modernos precisa delas para um desempenho de alta qualidade:
Indústria geral
Diferentes tipos de atuadores são essenciais para fixação, tensionamento, posicionamento e inclinação de dispositivos e mecanismos.
Manuseio de materiais
Os atuadores ajudam a girar e posicionar contêineres com diversos materiais, inclusive perigosos. Eles também são necessários para controlar válvulas de operação.
Robótica
O cálculo de torque é importante em robótica. Tanto robôs DIY quanto engenharia avançada giram graças aos atuadores.
Indústria marítima
Atuadores lineares são amplamente usados para abrir e fechar escotilhas de lanchas a motor. Eles viabilizam a movimentação de carga e o acionamento das escotilhas, assim como muitos outros processos importantes. Motores, cilindros, parafusos, válvulas e outros tipos de ferramentas e equipamentos têm bom desempenho graças aos atuadores. Os atuadores que produzem movimentos de empurrar e puxar convertem o movimento rotativo do motor em movimento linear. Os atuadores rotativos produzem um movimento rotativo que também pode ser convertido em linear. Em ambos os casos, é necessário calcular o torque do atuador e então prosseguir para as próximas etapas.
O que é o cálculo de torque e como encontrá-lo
O cálculo de torque de atuador linear significa encontrar a força de rotação que o atuador elétrico pode aplicar à válvula ou a outros componentes do mecanismo para fechá-los ou fazê-los se mover. Como o torque é uma grandeza vetorial, o cálculo consiste em 2 componentes principais:
Definindo a direção
Você precisa usar a regra da mão direita para definir a direção do torque. Enrole os dedos da mão direita da direção do raio em direção à direção da força. Quando tudo é feito corretamente, o polegar aponta na direção certa.
Definindo a magnitude
Antes de tudo, vamos falar sobre o torque como grandeza física. Vamos analisar o cenário mais simples. No caso em que a força é perpendicular ao eixo de rotação, a fórmula é bastante simples:
onde τ é o torque, F é a força aplicada e d é a distância a partir do ponto de pivô. No entanto, geralmente não é tão simples, e o ângulo entre os vetores F e d deve ser levado em conta. Assim, a fórmula é a seguinte:
Em muitas fontes, o torque pode ser indicado por um “T” maiúsculo em vez de τ, que usamos aqui.
Cálculos de torque em detalhes
Agora, sabemos como calcular τ, ou a quantidade de esforço de giro produzido pelo atuador. No entanto, o cálculo de torque para atuador pneumático exige muito mais atenção e esforço do que o exemplo simples acima. Nesse caso, precisamos explorar vários tipos de torque que têm impacto no seu projeto:
Torque de projeto
É a magnitude máxima de torque necessária para fornecer em uma aplicação específica. Ela é determinada pelo projeto do atuador. Deve ser considerada ao calcular o torque que seu projeto demanda.
Torque de carga
É responsável por suportar o peso da carga.
Torque de atrito
É a força necessária para superar o atrito entre as partes móveis do atuador. Sua magnitude depende do material do qual o atuador é feito. O torque de atrito é zero para cargas suspensas.
Torque de aceleração
O movimento também pode incluir certa inércia. Para superá-la, considera-se o torque de aceleração.
Torque de amortecimento
A desaceleração angular depende do torque de amortecimento do atuador.
Torque de demanda
Este é o torque necessário para realizar o trabalho. Você precisa conhecer o torque de carga, o torque de atrito e o torque de amortecimento para calculá-lo com precisão.
Analisando os resultados
É hora de analisar o que você tem. Observe que, ao decidir qual ferramenta atende melhor às suas necessidades, é necessário compreender todos os requisitos do produto e as limitações de cada componente. Os resultados obtidos são importantes para o dimensionamento do motor. O desempenho do equipamento depende da precisão dos seus cálculos. Esses cálculos também são sua forma de entender qual aceleração pode ocorrer e qual carga o mecanismo pode suportar. Aqui estão os resultados mais importantes a serem considerados:
- Se o torque de amortecimento estiver acima dos padrões do setor, pode haver danos;
- Se o torque de demanda for maior do que o torque que o atuador pode fornecer, ele se moverá devagar demais e não será capaz de executar a tarefa necessária;
- Se algo continuar pouco claro, entre em contato conosco e vamos discutir os resultados com mais profundidade.
Conclusão
A maioria dos fabricantes fornece informações detalhadas sobre os recursos técnicos das ferramentas e dispositivos que oferecem. No entanto, pode ser necessário calcular o torque do atuador no seu projeto. Essa tarefa exige mergulhar nos cálculos e obter uma compreensão clara dos processos. Siga nosso guia para calcular os resultados corretamente - ou entre em contato conosco e vamos fazer isso juntos.