כיצד לחשב כוח חיכוך מדריך לינארי וכוח מוטורי הנעה

ניתן להעריך את התנגדות הריצה של מנחה ליניארי מהעומס המופעל ומקדם חיכוך המנחה, אך חיכוך העומס הוא רק חלק מההתנגדות הכוללת. אטמים, עומס מראש, צמיגות חומר סיכה, שגיאת התקנה וכוחות כבלים חיצוניים עשויים גם הם להשפיע על כמות הכוח שעל המנוע להפיק.

לחישוב ראשוני, ניתן לבטא את כוח החיכוך של המדריך הליניארי כ:

משוואה זו שימושית עבור גודל המנוע והמפעיל הראשוני. חישובים סופיים צריכים להשתמש בנתוני ההתנגדות- לחיכוך או לפעולה שפורסמו עבור דגם המדריך הנבחר, במיוחד כאשר המערכת משתמשת בעומס מוקדם כבד, באטמים מחוזקים או בשומן בטמפרטורה- נמוכה.

מה יוצר התנגדות במדריך לינארי?

מוביל ליניארי פרופיל משתמש בכדורים או רולים מחזירים בין המסילה והגררה. מגע מתגלגל מייצר הרבה פחות התנגדות ממדריך הזזה, אך ההתנגדות אינה אפס.

המקורות העיקריים הם:

• חיכוך מתגלגל:התנגדות שנוצרת בין האלמנטים המתגלגלים ומסלולי המירוצים תחת עומס.
• עמידות לאטימה:מגע בין שפתי האיטום-הקצה ומסילת ההדרכה.
• התנגדות לטעינה מראש:עומס פנימי המשמש להסרת מרווח ולהגברת הקשיחות.
• עמידות לחומר סיכה:צמיגות השומן, כמות השומן וטמפרטורת הפעולה משפיעים על התנגדות הריצה.
• התנגדות להתקנה:חוסר יישור מסילה, עיוות בסיס והרכבת בלוקים לא אחידה יוצרים כוחות פנימיים.
• התנגדות חיצונית:מנשאי כבלים, מפוח, צינורות וציוד תהליך עשויים להתנגד לתנועת הפלטפורמה.

לכן הערך המחושב מייצג אומדן בתנאים מותקנים ומשומנים כהלכה. הבדל גדול בין החישוב לכוח הנמדד מעיד בדרך כלל על קיים מקור התנגדות נוסף.

שלב 1: קבע את העומס שנושא המדריכים

עבור פלטפורמה אופקית עם עומס מרוכז, ניתן להעריך בתחילה את העומס הנורמלי הכולל שנושא מערכת ההובלה מתוך המסה הנעה:

אֵיפֹה:

• P=עומס נורמלי כולל על מערכת המדריך (N)
• m=מסה נעה, כולל השולחן, חומר העבודה והאביזרים הנעים (ק"ג)
• g=תאוצת כבידה, כ-9.81 מ'/שנ"ר

לדוגמה, פלטפורמה נעה של 300 ק"ג מייצרת עומס אנכי כולל של:

חלוקת ערך זה שווה בשווה בין ארבעה בלוקים מקובלת רק כאשר המבנה קשיח, סימטרי והעומס פועל בסמוך למרכז סידור המדריך. היסט מטען או כוח תהליך יוצר רגעי גלגול, שיפוע או פיתול, מה שגורם לחלק מהבלוקים לשאת יותר עומס מאחרים.

כאשר קיימים רגעים משמעותיים, חשב את העומס על הבלוק הטעון ביותר לפני בדיקת קיבולת המדריך וחיי השירות. ראה שלנוחישוב עומס מומנט מדריך לינאריעבור מסילה כפולה-, ארבעה-בלוקים.

שלב 2: בחר מקדם חיכוך מתאים

ערך בסביבות 0.002-0.003 משמש בדרך כלל כהתייחסות מוקדמת למנחים ליניאריים מסוג פרופיל- של כדורים רבים בתנאי שימון מתאימים ובתנאי פעולה רגילים. מובילי רולר, מדריכים מיניאטוריים ומובילים עם מבנים פנימיים מיוחדים עשויים לדרוש ערכים שונים.

מקדם החיכוך אינו קבוע אוניברסלי. שימוש ב-0.003 עבור כל מנחה, מחלקת טעינה מוקדמת, סידור איטום וטמפרטורת הפעלה עלולים להפיק תוצאה לא מדויקת. השתמש במקדם ראשוני רק לפני אישור תצורת המדריך המדויקת.

שלב 3: חשב עומס-חיכוך גלגול תלוי

כוח החיכוך הבסיסי-תלוי בעומס הוא:

באמצעות הפלטפורמה הקודמת של 300 ק"ג ומקדם משוער של 0.003:

תוצאה זו עשויה להיראות נמוכה באופן מפתיע. הוא מייצג רק את התנגדות הגלגול-תלויה בעומס של מערכת מובילים המותקנת כהלכה. עדיין לא נכללו גרירת איטום, גריז, טעינה מוקדמת ואביזרים חיצוניים.

שלב 4: הוסף התנגדות לאיטום עבור כל בלוק

התנגדות איטום מוגדרת בדרך כלל לכל בלוק. אם מותקנים ארבעה בלוקים אטומים, יש לכלול את ההתנגדות של כל ארבעת הבלוקים:

אם התנגדות האיטום המשוערת היא 3 N לכל בלוק והפלטפורמה משתמשת בארבעה בלוקים:

התנגדות המדריך המשוערת הופכת:

ערך 3N בדוגמה זו הוא הנחה המשמשת להדגמת השיטה. זה לא ערך אוניברסלי או מפרט שנמדד ב-DLY. יש לאשר את התנגדות האיטום בפועל עבור סדרת המדריכים שנבחרה, גודל הבלוק, סוג האיטום ומצב הסיכה.

מדוע התנגדות אטמים חשובה יותר במערכות עומס-

החיכוך-תלוי בעומס פוחת ככל שהעומס המופעל קטן יותר, אך ההתנגדות לאטימה לא בהכרח פוחתת באותה פרופורציה. זו הסיבה שפשוט חישוב μP יכול להמעיט משמעותית בכוח הדרוש להזזת שלב מיקום טעון קל.

שקול שתי מערכות המשתמשות בארבעה בלוקים עם אותה התנגדות אטימה משוערת:

בדוגמה של 30 ק"ג, הערכת התנגדות מ-μP בלבד תשמיט את רוב ההתנגדות המנחה הצפויה.

שלב 5: חשב את הכוח הכולל הדרוש להזזת הציר

המנוע אינו מתגבר רק על התנגדות מנחה ליניארית. במהלך האצה, עליו גם להאיץ את המסה הנעה ולהתגבר על כוחות תהליך והתנגדות חיצונית.

עבור ציר אופקי:

נניח שפלטפורמת 300 ק"ג פועלת בתנאים הבאים:

• תאוצה: 2 מ"ר/מ"ר
• כוח תהליך: 150 N
• התנגדות מנחה מחושבת: 20.83 N
• התנגדות משוערת למוביל כבלים: 25 N

כוח התאוצה הוא:

כוח ההנעה הכולל במהלך האצה הוא:

עבור מנוע ליניארי-ישיר, כוח זה תורם ישירות לדחף הנדרש. בחירת המנוע עדיין חייבת לבדוק כוח מתמשך, כוח שיא, מחזור עבודה, מהירות ומגבלות תרמיות.

המרת כוח הנעה למומנט בורג כדור

אם הפלטפורמה מונעת על ידי בורג כדורי, ניתן להמיר את הכוח הליניארי למומנט בורג:

שימוש בבורג כדור עופרת 10 מ"מ ויעילות הנעה משוערת של 0.90:

זהו המומנט הנדרש כדי לייצר את הכוח הליניארי המחושב. זה עדיין לא מומנט המנוע הסופי. יש לבדוק גם אינרציה סיבובית של בורג כדורי, אינרציית צימוד, התנגדות מיסבים, זמן תאוצה, יחס העברה וקצבת בטיחות.

לחישוב כונן מלא, עיין בכיצד לחשב מומנט מנוע של בורג כדור: דוגמאות ציר אופקי ואנכי.

התנגדות התחלה והתנגדות ריצה לא תמיד שוות

למנחים ליניאריים מתגלגלים יש בדרך כלל הבדל קטן יחסית בין חיכוך סטטי ודינאמי. עם זאת, הציר השלם עדיין עשוי לדרוש יותר כוח בעת התחלה לאחר עצירה ארוכה.

סיבות אפשריות כוללות:

• פיזור מחדש של שומן או צמיגות שומן גבוהה;
• טמפרטורת סביבה נמוכה;
• שפתי איטום נצמדות מעט למשטח המסילה;
• בלוקים טעונים מראש;
• התנגדות לכיפוף נושא כבלים;
• בורג כדור או תומך-מומנט התנעה;
• חוסר התאמה שמתגלה יותר במהלך היפוך.

יש לבדוק מנוע הן מול דרישת ההתנעה או האצה הגבוהה ביותר והן מול דרישת ההפעלה המתמשכת. בחירה בו מתוך חיכוך קבוע של-המהירות בלבד אינה מספיקה.

כיצד למדוד את התנגדות הריצה של מדריך לינארי בפועל

במידת האפשר, התנגדות מדודה מספקת בסיס טוב יותר להפעלה סופית מאשר מקדם חיכוך בלבד.

1. נתק את מנגנון ההנעה אם ניתן לעשות זאת בבטחה, כך שהבורג הכדורי והתנגדות המנוע לא ישפיעו על מדידת המדריך.
2. השאר את המשטח הנעים ואת עומס ההפעלה הרגיל מותקנים.
3. השתמש במד כוח מכויל המיושר לכיוון הנסיעה.
4. משוך את הפלטפורמה במהירות איטית ויציבה במקום להשתמש בכוח פתאומי.
5. יש למדוד בשני הכיוונים ובמספר עמדות לאורך המהלך.
6. רשום בנפרד את שיא כוח ההתחלה ואת כוח התנועה היציב.

כוח שנשאר גבוה יותר באופן עקבי בכיוון אחד עשוי להצביע על אפקט של כבל או איטום חיצוני. שיא כוח מקומי בעמדה אחת מרמזת לעתים קרובות יותר על זיהום, עיוות מסילה, שגיאת -הרכבה או מקביליות לקויה.

מה אם ההתנגדות הנמדדת גבוהה מדי?

אם הפלטפורמה מתהדקת לאחר שהמסילה השנייה או השולחן הנעים מהודק לחלוטין, הגדלת מומנט המנוע אינה התגובה הראשונה הנכונה. לחץ פנימי המושרה על ידי התקנה- יכול להגביר את החום ולקצר את חיי המדריך גם כאשר המנוע חזק מספיק כדי להזיז את הציר.

לִרְאוֹתכיצד להתקין מדריכי תנועה לינאריתלהרכבה-הכנה של פני השטח, התייחסות-לתהליכי יישור מסילה והידוק.

מידע הדרוש לחישוב אמין

לפני בחירת מוביל ליניארי או מנוע הנעה, אשר את הדברים הבאים:

• מסה נע ומטען;
• סדרת מדריכים, גודל וכמות בלוק;
• מדריך סוג-כדור או רולר-;
• דרגת טעינה מוקדמת או פינוי;
• תצורת איטום ומגרד;
• כיוון המסילה וכיוון העומס;
• מהירות ותאוצה מקסימלית;
• כוח עבודה או תהליך;
• מוביל בורג כדורי או סידור הנעה ישירה-;
• התנגדות למנשא כבלים, מפוח וצינור;
• טמפרטורת עבודה ומצב סיכה.

לבחירת מדריך ליניארי של DLY, יש לאשר את סידור הדגם והבלוקים יחד עם העומס בפועל, פריסת ההרכבה וסביבת העבודה. אין לשפוט את התנגדות הריצה רק לפי דירוג העומס הדינמי, מכיוון שכושר העומס והתנגדות החיכוך מתארים היבטים שונים של ביצועי המדריך.

מַסְקָנָה

לאומדן ראשוני, ניתן לחשב את התנגדות המנחה ליניארי מתוך חיכוך הגלגול-תלוי בעומס בתוספת איטום והתנגדות נוספת:

התנגדות המדריך מתווספת לכוח האצה, כוח התהליך והתנגדות העזר החיצונית כדי לקבוע את כוח ההנעה הכולל של הציר. עבור מערכות בורג כדורי, ניתן להמיר כוח זה למומנט עומס, אך עדיין יש להעריך בנפרד אינרציה של בורג, מיסבי תמיכה, אינרצית צימוד ותנאי הפעלה של המנוע.

הנקודה המעשית החשובה ביותר היא שהתנגדות מוגזמת לא צריכה להיפתר אוטומטית על ידי בחירה במנוע גדול יותר. אם ההתנגדות הנמדדת משתנה בחדות לאורך המהלך או עולה לאחר ההרכבה, בדוק תחילה את יישור המסילה, משטחי ההרכבה, השימון, האטמים ועיוות הפלטפורמה.

← חזרה לבלוג DLY