Na katere fizikalne lastnosti pri aktuatorju ste najbolj pozorni? Kateri so najpomembnejši parametri, ki jih upoštevate? Čeprav so aktuatorji predvsem odgovorni za linearno gibanje, na rezultat vplivajo tudi njihove značilnosti vrtilnega gibanja. Razlog je preprost: aktuatorji ustvarjajo navor. Ko se ta prenese na pogonski sistem, povzroči linearno gibanje.
Izračun navora električnega aktuatorja je naloga, ki ji svoje znanje posveča na tisoče inženirjev in tehnoloških navdušencev po vsem svetu. Pripravili smo kratek pregled in formulo za izračun navora linearnega aktuatorja, da dvignemo zavedanje in vam pomagamo pri tej nalogi.
Kaj je navor in zakaj ga moramo izračunati?
Navor je fizikalna količina, ki sodi med najpomembnejše tehnične lastnosti aktuatorja. Je ekvivalent sile pri vrtilnih gibanjih. Če na objekt delujemo z navorom, se začne vrteti okoli osi. Ta os se imenuje vrtišče. Razdalja od točke delovanja navora do vrtišča je momentna ročica. Navor lahko označuje tudi moment sile. Razlika je v tem, da navor dejansko povzroči vrtenje okoli vrtišča, medtem ko je moment sila, ki deluje na razdalji, ne da bi nujno povzročila vrtenje. Zakaj je to tako pomembno? Izračun navora pnevmatskega aktuatorja je zelo pomemben zaradi velikega povpraševanja po vozilih z visoko učinkovitostjo in nizko porabo. Vsi iščemo avtomobile, ki porabijo manj goriva ter nudijo več varnosti in zanesljivosti. Poleg tega obstajajo zakonske zahteve glede emisij. Navor je ključnega pomena pri razvoju sodobnega zmogljivega motorja. Navor in hitrost vrtenja sta fizikalni količini, potrebni za izračun mehanske moči. Izračun navora aktuatorja je tudi pomemben del testiranja. S pomočjo merilnikov navora se izvaja merjenje navora v liniji. To igra veliko vlogo pri optimizaciji mehanizmov.
Panoge in mehanizmi, ki široko uporabljajo aktuatorje
Da bi izračunali navor aktuatorja, moramo najprej razumeti, kako razširjena je njihova uporaba. Večina sodobnih mehanizmov jih potrebuje za kakovostno delovanje:
Splošna industrija
Različne vrste aktuatorjev so ključne za vpenjanje, napenjanje, pozicioniranje in nagibanje naprav ter mehanizmov.
Ravnanje z materiali
Aktuatorji pomagajo pri obračanju in pozicioniranju zabojnikov z različnimi materiali, tudi nevarnimi. Potrebni so tudi za vodenje delovnih ventilov.
Robotika
Izračun navora je v robotiki pomemben. Tako DIY roboti kot napredni inženirski sistemi se vrtijo zahvaljujoč aktuatorjem.
Morska industrija
Linearni aktuatorji se pogosto uporabljajo za odpiranje in zapiranje loput na motornih čolnih. Omogočajo ravnanje s tovorom in nihanje loput ter številne druge pomembne procese. Motorji, cilindri, vijaki, ventili in druge vrste orodij ter opreme dobro delujejo zahvaljujoč aktuatorjem. Aktuatorji, ki ustvarjajo potisno in vlečno gibanje, pretvorijo vrtilno gibanje motorja v linearno. Vrtljivi aktuatorji ustvarijo vrtilno gibanje, ki ga je mogoče prav tako pretvoriti v linearno. V obeh primerih je treba izračunati navor aktuatorja in nato nadaljevati z naslednjimi koraki.
Kaj je izračun navora in kako ga dobimo
Izračun navora linearnega aktuatorja pomeni ugotoviti vrtilno silo, ki jo lahko električni aktuator prenese na ventil ali druge sestavne dele mehanizma, da ga zapre ali premakne. Ker je navor vektorska količina, izračun vključuje 2 glavni komponenti:
Določitev smeri
Za določitev smeri navora uporabite pravilo desne roke. Prste desne roke zakrivilite iz smeri polmera proti smeri sile. Če je vse izvedeno pravilno, palec pokaže pravo smer.
Določitev velikosti
Najprej spregovorimo o navoru kot fizikalni količini. Analizirajmo najpreprostejši primer. Kadar je sila pravokotna na os vrtenja, je formula precej preprosta:
kjer je τ navor, F je uporabljena sila in d je razdalja od vrtišča. Vendar pa to običajno ni tako preprosto in je treba upoštevati kot med vektorjema F in d. Zato je formula naslednja:
V številnih virih je navor lahko označen z veliko črko »T« namesto z τ, ki ga uporabljamo tukaj.
Podrobnosti izračuna navora
Zdaj vemo, kako izračunati τ oziroma količino vrtilnega učinka, ki ga ustvari aktuator. Vendar pa izračun navora pri pnevmatskem aktuatorju zahteva veliko več pozornosti in truda kot zgornji preprost primer. V tem primeru moramo preučiti več vrst navora, ki vplivajo na vaš projekt:
Zasnovni navor
To je največja velikost navora, ki je potrebna v določeni aplikaciji. Določa ga zasnova aktuatorja. Upoštevati ga morate pri izračunu navora, ki ga zahteva vaš projekt.
Bremenski navor
Odgovoren je za podporo teže bremena.
Trenjski navor
To je sila, potrebna za premagovanje trenja med gibljivimi deli aktuatorja. Njegova velikost je odvisna od materiala, iz katerega je aktuator izdelan. Trenjski navor je pri visečih bremenih enak nič.
Pospeševalni navor
Gibanje lahko vključuje tudi določeno vztrajnost. Za njeno premagovanje upoštevamo pospeševalni navor.
Dušilni navor
Kotno pojemanje je odvisno od dušilnega navora aktuatorja.
Zahtevani navor
To je navor, potreben za opravljeno delo. Za natančen izračun morate poznati bremenski navor, trenjski navor in dušilni navor.
Analiza rezultatov
Čas je, da analizirate rezultate. Pri izbiri orodja, ki najbolje ustreza vašim potrebam, morate razumeti vse zahteve izdelka in omejitve vsake posamezne komponente. Dobljeni rezultati so pomembni za dimenzioniranje motorja. Učinkovitost opreme je odvisna od natančnosti vaših izračunov. Ti izračuni vam tudi pomagajo razumeti, kakšna pospeševanja se lahko pojavijo in kakšno obremenitev lahko mehanizem prenese. Tukaj so najpomembnejši izidi, ki jih morate imeti v mislih:
- Če je dušilni navor višji od industrijskih standardov, lahko pride do poškodb;
- Če je zahtevani navor večji od navora, ki ga lahko aktuator zagotovi, se bo premikal prepočasi in ne bo sposoben opraviti potrebne naloge;
- Če kaj ostane nejasno, nas kontaktirajte in rezultate podrobneje preučimo skupaj.
Zaključek
Večina proizvajalcev zagotavlja podrobne informacije o tehničnih lastnostih orodij in naprav, ki jih ponujajo. Vendar boste morda morali v svojem projektu izračunati navor aktuatorja. Ta naloga zahteva poglobitev v izračune in jasno razumevanje procesov. Sledite našemu vodniku, da pravilno izračunate rezultate – ali pa nas kontaktirajte in to naredimo skupaj.