Na aké fyzikálne vlastnosti si pri aktuátore dávate pozor? Ktoré parametre považujete za najdôležitejšie? Hoci aktuátory sú zodpovedné najmä za lineárny pohyb, aj ich vlastnosti rotačného pohybu zohrávajú úlohu. Dôvod je jednoduchý: aktuátory vytvárajú krútiaci moment. Keď sa prenesie na pohonný systém, vyvolá lineárny pohyb.
Výpočet krútiaceho momentu elektrického aktuátora je úloha, ktorej sa venujú tisíce inžinierov a technologických nadšencov po celom svete. Pripravili sme tento krátky prehľad spolu so vzorcom na výpočet krútiaceho momentu lineárneho aktuátora, aby sme zvýšili vašu informovanosť a pomohli vám túto úlohu splniť.
Čo je krútiaci moment a prečo ho potrebujeme počítať?
Krútiaci moment je fyzikálna veličina, ktorá patrí medzi najdôležitejšie technické charakteristiky aktuátora. Je ekvivalentom sily pri rotačnom pohybe. Ak na objekt pôsobíte krútiacim momentom, začne sa otáčať okolo osi. Táto os sa nazýva otočný bod (pivot). Vzdialenosť od pôsobiska krútiaceho momentu k otočnému bodu je rameno momentu. Krútiaci moment môže odkazovať na moment sily. Rozdiel je v tom, že krútiaci moment skutočne vyvoláva rotáciu okolo otočného bodu, zatiaľ čo moment je sila pôsobiaca na vzdialenosť bez vyvolania rotácie. Prečo je to také dôležité? Výpočet krútiaceho momentu pneumatického aktuátora je mimoriadne dôležitý vzhľadom na vysoký dopyt po vozidlách s vysokou účinnosťou a hospodárnosťou. Všetci hľadáme autá, ktoré spotrebujú menej paliva a ponúknu vyššiu bezpečnosť a spoľahlivosť. Okrem toho existujú zákonné požiadavky na emisie. Krútiaci moment je kľúčový pri vývoji moderného výkonného motora. Krútiaci moment a rýchlosť rotácie sú fyzikálne veličiny potrebné na výpočet mechanického výkonu. Výpočet krútiaceho momentu aktuátora je tiež dôležitou súčasťou testovania. Pomocou snímačov krútiaceho momentu sa vykonáva inline meranie krútiaceho momentu, čo zohráva veľkú úlohu pri optimalizácii mechanizmov.
Odvetvia a mechanizmy, ktoré aktuátory široko využívajú
Aby sme vedeli vypočítať krútiaci moment aktuátora, musíme najprv pochopiť, aké široké je ich použitie. Väčšina moderných mechanizmov ich potrebuje pre kvalitný výkon:
Všeobecný priemysel
Rôzne typy aktuátorov sú nevyhnutné na upínanie, napínanie, polohovanie a nakláňanie zariadení a mechanizmov.
Manipulácia s materiálom
Aktuátory pomáhajú otáčať a polohovať kontajnery s rôznymi materiálmi, vrátane nebezpečných. Sú tiež potrebné na ovládanie prevádzkových ventilov.
Robotika
Výpočet krútiaceho momentu je v robotike dôležitý. Vďaka aktuátorom sa otáčajú DIY roboty aj pokročilé inžinierske systémy.
Námorný priemysel
Lineárne aktuátory sa široko používajú na otváranie a zatváranie poklopov motorových člnov. Umožňujú manipuláciu s nákladom a vyklápanie poklopov, ako aj mnohé ďalšie dôležité procesy. Motory, valce, skrutky, ventily a ďalšie rôzne druhy nástrojov a zariadení fungujú vďaka aktuátorom spoľahlivo. Aktuátory, ktoré vytvárajú tlačný a ťahový pohyb, premieňajú rotačný pohyb motora na lineárny. Rotačné aktuátory vytvárajú rotačný pohyb, ktorý možno takisto premeniť na lineárny. V oboch prípadoch je potrebné vypočítať krútiaci moment aktuátora a až potom pokračovať ďalšími krokmi.
Čo je výpočet krútiaceho momentu a ako naň
Výpočet krútiaceho momentu lineárneho aktuátora znamená nájsť rotačnú silu, ktorú môže elektrický aktuátor aplikovať na ventil alebo iné komponenty mechanizmu, aby ich uzavrel alebo uviedol do pohybu. Keďže krútiaci moment je vektorová veličina, výpočet má 2 hlavné zložky:
Určenie smeru
Na určenie smeru krútiaceho momentu použite pravidlo pravej ruky. Zaviňte prsty pravej ruky zo smeru polomeru do smeru sily. Ak je to urobené správne, palec ukáže správnym smerom.
Určenie veľkosti
Najprv si povieme o krútiacom momente ako o fyzikálnej veličine. Analyzujme najjednoduchší scenár. Keď je sila kolmá na os rotácie, vzorec je celkom jednoduchý:
kde τ je krútiaci moment, F je pôsobiaca sila a d je vzdialenosť od otočného bodu. Zvyčajne to však nie je také jednoduché a je potrebné zohľadniť uhol medzi vektormi F a d. Vzorec je teda nasledovný:
V mnohých zdrojoch sa krútiaci moment môže označovať veľkým „T“ namiesto τ, ktoré používame tu.
Výpočet krútiaceho momentu podrobnejšie
Teraz už vieme, ako vypočítať τ, teda množstvo krútiaceho účinku, ktorý aktuátor vytvára. Pri pneumatickom aktuátore však výpočet krútiaceho momentu vyžaduje viac pozornosti a úsilia než jednoduchý príklad vyššie. V tomto prípade musíme preskúmať niekoľko typov krútiaceho momentu, ktoré ovplyvnia váš projekt:
Návrhový krútiaci moment
Ide o maximálnu veľkosť krútiaceho momentu, ktorú je potrebné dodať v danej aplikácii. Určuje ju konštrukcia aktuátora. Treba ju zohľadniť pri výpočte krútiaceho momentu požadovaného vaším projektom.
Zaťažovací krútiaci moment
Zodpovedá za podoprenie hmotnosti zaťaženia.
Treniaci krútiaci moment
Je to sila potrebná na prekonanie trenia medzi pohyblivými časťami aktuátora. Jej veľkosť závisí od materiálu, z ktorého je aktuátor vyrobený. Pri zavesenom zaťažení je treniaci krútiaci moment nulový.
Akceleračný krútiaci moment
Pohyb môže zahŕňať aj určitú zotrvačnosť. Na jej prekonanie sa zohľadňuje akceleračný krútiaci moment.
Tlmiaci krútiaci moment
Uhlové spomalenie závisí od tlmiaceho krútiaceho momentu aktuátora.
Požadovaný krútiaci moment
Ide o krútiaci moment potrebný na vykonanie práce. Na jeho presný výpočet musíte poznať zaťažovací, treniaci a tlmiaci krútiaci moment.
Analýza výsledkov
Je čas analyzovať, čo máte. Pri rozhodovaní o nástroji, ktorý najlepšie vyhovuje vašim potrebám, je dôležité pochopiť všetky požiadavky produktu a obmedzenia každého komponentu. Výsledky, ktoré získate, sú dôležité pre dimenzovanie motora. Výkon zariadenia závisí od presnosti vašich výpočtov. Tieto výpočty vám tiež ukážu, aké zrýchlenie môže nastať a aké zaťaženie mechanizmus udrží. Tu sú najdôležitejšie zistenia, na ktoré treba pamätať:
- Ak je tlmiaci krútiaci moment vyšší než priemyselné štandardy, môže dôjsť k poškodeniu;
- Ak je požadovaný krútiaci moment vyšší než krútiaci moment, ktorý aktuátor dokáže dodať, bude sa pohybovať príliš pomaly a nesplní požadovanú úlohu;
- Ak niečo zostáva nejasné, kontaktujte nás a preberme výsledky podrobnejšie.
Na záver
Väčšina výrobcov poskytuje podrobné informácie o technických vlastnostiach ponúkaných nástrojov a zariadení. Vo vašom projekte však môže vzniknúť potreba vypočítať krútiaci moment aktuátora. Táto úloha si vyžaduje hlbšie ponorenie sa do výpočtov a jasné pochopenie procesov. Postupujte podľa nášho sprievodcu, aby ste výsledky vypočítali správne – alebo nás kontaktujte a urobme to spolu.