Transmissionsmekanismer är nyckelkomponenter i mekanisk utrustning som överför kraft för att uppnå mekanisk rörelse. När man designar en transmissionsmekanism är beräkningen av lasttröghet avgörande, eftersom det direkt påverkar transmissionsmekanismens stabilitet och tillförlitlighet. Följande är beräkningsmetoderna och exempel på lasttröghet för vanliga transmissionsmekanismer:
I. Beräkningsmetoder för belastningströghet hos vanliga transmissionsmekanismer
1. Kulskruvsdrivmekanism
Kulskruvsdrivmekanismer används ofta i precisionssystem. Beräkningen av deras lasttröghet måste ta hänsyn till faktorer som lastmassa, skruvförare, skruvdiameter och friktionskoefficient.
Antag att lastmassan är m, skruvledningen är Pb, skruvdiametern är Db och lastens rörelsehastighet är V. Lasttrögheten omvandlad till motoraxeln kan beräknas med följande formel:
Belastningströghet=4×π2×Motorhastighet2m×Pb2
Motorhastigheten måste konverteras enligt lastens rörelsehastighet och skruvkabeln. Dessutom bör även själva skruvens tröghet och inverkan av friktionsförluster på systemets tröghet beaktas.
2. Spännhjulsdriftmekanism
Drivmekanismer för remskivor används ofta i automationsutrustning på grund av deras fördelar med smidig transmission, lågt ljud och hög positioneringsnoggrannhet. Deras beräkning av lasttröghet inkluderar trögheten hos remskivorna och lastens tröghet.
Antag att kuggremskivans diameter är D och belastningsmassan M. Trögheten för kuggremskivan kan beräknas med följande formel:
Spännremskiva tröghet=21×M×D2
Belastningströgheten beräknas enligt belastningens massa och form, som sedan läggs till trögheten på remskivan för att erhållatotal lasttröghet.
3. Kugghjulsmekanism
Kugghjulsdrivmekanismer har exakt utväxlingsförhållande, hög effektivitet och kompakt struktur. Beräkningen av deras belastningströghet måste ta hänsyn till växelnavets tröghet, växelaxelns tröghet och de dynamiska effekterna under kugghjulsingrepp.
Antag att växelnavets massa är m1 med en radie på r1, och att växelaxelns massa är m2 med en radie på r2. Kuggnavets tröghet är I1=m1×r12 och växelaxelns tröghet är I2=m2×r22. Belastningströgheten beräknas enligt belastningens massa och form, som sedan adderas till växelnavets och växelaxelns tröghet för att erhållatotal lasttröghet.
Dessutom bör inverkan av faktorer som friktionsförlust, växelspel och elastisk deformation under växelingrepp på systemets tröghet beaktas.
4. Remdriftmekanism
Remdrivmekanismer har fördelarna med smidig transmission, enkel struktur och bekvämt underhåll. Deras belastningströghetsberäkning inkluderar remskivornas tröghet och remmens tröghet.
Beräkningsmetoden för remskivors tröghet liknar den för kamremskivor, medan remmens tröghet behöver beräknas utifrån faktorer som remmens materialparametrar, arbetsförhållanden och längd. Generellt är remmens tröghet relativt liten, men dess inverkan kan inte ignoreras i höghastighetstransmissionssystem.
5. Kedjedrivmekanism
Kedjedrivmekanismer kännetecknas av hög transmissionseffektivitet, stark-lastbärande kapacitet och anpassningsförmåga till tuffa miljöer. Deras belastningströghetsberäkning inkluderar kedjehjulens tröghet och kedjans tröghet.
Beräkningsmetoden för kedjehjuls tröghet liknar den för kugghjulsnav, medan kedjans tröghet behöver beräknas utifrån faktorer som kedjans materialparametrar, arbetsförhållanden och längd. Jämfört med remdrift har kedjedrift i allmänhet en större tröghet, så dess inverkan på systemets dynamiska prestanda måste beaktas fullt ut i konstruktionen.
II. Fallanalys
Med kulskruvmekanismen i ett servodrivsystem som ett exempel, utförs lasttröghetsberäkningen och motorvalet enligt följande:
1. Kända villkor
- Belastningsmassa m=200 kg, skruvledning Pb=20 mm, skruvdiameter Db=50 mm, skruvmassa mb=40 kg
- Friktionskoefficient μ=0.002, mekanisk verkningsgrad η=0.9
- Lastens rörelsehastighet V=30 m/min, total rörelsetid t=1.4 s
- Acceleration/retardationstid t1=t3=0.2 s, uppehållstid t4=0.3 s
2. Beräkningsprocess
- Beräkna först lasttrögheten omvandlad till motoraxeln, inklusive rotationströgheten för den tunga lasten omvandlad till motoraxeln och rotationströgheten för skruven, erhåll sedantotal lasttröghet.
- Beräkna sedan motorhastigheten och det vridmoment som krävs för att motorn ska driva lasten, inklusive det vridmoment som krävs för att övervinna friktionen och det vridmoment som krävs för accelerationen av den tunga belastningen och skruven, och slutligen erhållamaximalt erforderligt vridmoment.
3. Motorval
Baserat på beräkningsresultatenTECO JSDEP-20A serie servomotorväljs, som har följande specifikationer som uppfyller designkraven:
Nominell hastighet: 3000 RPM (justerbar till 2500 RPM för drift)
Nominellt vridmoment: 12 N·m (tillfredsställer belastningsmomentkravet)
Rotorns tröghet:
(nära det erforderliga värdet på
, anpassningsbar inom felintervallet)
Lasttröghetsförhållande: 145/29≈5:1 (uppfyller designkriterierna)
III. Slutsatser
- Vid utformningen av transmissionsmekanismer måste lasttrögheten beräknas noggrant för att säkerställa transmissionsmekanismens stabilitet och tillförlitlighet.
- Beräkningen av lasttröghet måste ta hänsyn till olika faktorer, inklusive geometriska parametrar, materialparametrar och arbetsförhållanden.
- För val av motor måste faktorer som lasttröghet, motorhastighet och erforderligt vridmoment övervägas för att välja den mest lämpliga motorn.
Sammanfattningsvis har beräkningsmetoderna och fallanalysen av lasttröghet för vanliga transmissionsmekanismer stor betydelse för utformningen av transmissionsmekanismer och motorval. Noggrann beräkning och rationellt val kan säkerställa stabiliteten och tillförlitligheten hos transmissionsmekanismer och förbättra prestandan hos mekanisk utrustning.