Კითხვა: «ბრუნვითი მოძრავები»-ის ინჟინერიის საფუძვლები: როგორ ავირჩიოთ სწორი მომენტი პნევმატიკური ბრუნვითი მოძრავებისთვის?

Პასუხი: სწორი მომენტის არჩევა პნევმატიკური ბრუნვითი მოძრავებისთვის საჭიროებს სამი ძირელემენტარი ბრუნვის ძალის გამოთვლას: სტატიკური ტორქი (რომელიც ძალადობს გრავიტაციასა და გარე ფიზიკურ წინააღმდეგობას), დინამიკური ტორქი (რომელიც აჩქარებს ტვირთის ბრუნვის ინერციას მოცემულ დროში) და ხახაბის ტორქი (რომელიც წარმოიქმნება საყრდენებსა და შიდა სილიკონის დასახურებებში). პნევმატიკური ბრუნვის მოძრავები ტორქს ქმნის წრფივი სითხის წნევის ბრუნვის ძალად გარდაქმნით. ორი ძირელემენტარი მექანიზმია დანტელი-საძრავი და ფირფიტის ტიპის დიზაინი. რადგან შეკუმშული ჰაერი შეკუმშვადია, არასაკმარისი ტორქის მოძრავის არჩევა იწვევს ნელ ბრუნვას, ტვირთის ქვეშ გაჩერებას ან ხახაბიან ბრუნვას. დიზაინის ინჟინერებმა უნდა გამოთვალონ სრული მომენტი ინერციის და გამოიყენონ უსაფრთხოების კოეფიციენტი 1,5–2,0, რათა უზრუნველყოფონ სიმარტივესა და კონტროლირებულ ბრუნვას.

Შესავალი: კონტროლირებული ბრუნვის ძალა

B2B ინდუსტრიულ ავტომატიზაციაში წრფივი მოძრაობა არის მხოლოდ ამბის ნახევარი. ბევრი ავტომატიზებული სისტემა მოთრებს კომპონენტების ბრუნვას, ბრუნვას, გადაბრუნებას ან რხევას. საერთო მაგალითები მოიცავს რობოტული ხელის ბრუნვას ნაკელის გადაცემის დროს, ქიმიური მილსადენის ვალვის მანქანის ბრუნვას ან სწრაფი კონვეიერული ხაზის 180 გრადუსიან გადაბრუნებას.

Ელექტრო სერვო მოძრავები შეძლებენ ამ ამოცანების შესრულებას, მაგრამ ისინი ხშირად ძვირადღირებს, სჭირდება რთული პროგრამირება და მგრძნობარეა მტვერიანი, სიტბილის ან გამორეცხვის გარემოს მიმართ. პნევმატური ბრუნვის მოძრავები საშუალებას აძლევენ ძლიერი, მტკიცე და საკმაოდ იაფი ალტერნატივის გამოყენების. თუმცა, სტალინგის გარეშე უფრო გლუვი ბრუნვის უზრუნველყოფის გარანტირებისთვის ინჟინერებს უნდა გაიგონ ტორქის გამოთვლის მექანიკური პრინციპები. AIRWORK, უმაღლესი ხარისხის პნევმატური კომპონენტების წამყარი წარმოების ლიდერი, ამოცანების სანდო ბრუნვის უზრუნველყოფის მისაღებად ინჟინერულ ინსტრუმენტებსა და მტკიცე მოძრავებს აწარმოებს.

Ბრუნვის მოძრავების მექანიზმების ინჟინერია

Სწორი ბრუნვის მომენტის არჩევანისთვის ჯერ უნდა განვიხილოთ, თავდაპირველად, როგორ აქცევს მოძრავი მოწყობილობა საჰაერო წნევას ბრუნვის ძალად. ინდუსტრიაში გამოყენებული ორი ძირითადი კონსტრუქციაა:

• Რეიკისა და პინიონის მოძრავი მოწყობილობები: ეს კონსტრუქცია იყენებს ერთ ან ორ პარალელურ წრფივ ცილინდრის სხეულს. პისტონის ძელები გაკეთებულია როგორც გერბის მქონე რეიკი. როდესაც შეკუმშული ჰაერი აწევს პისტონებს, რეიკი გადაადგილდება წრიული პინიონის გერბზე და აიძულებს გამომავალ ღერძს ბრუნვას. რეიკისა და პინიონის მოძრავი მოწყობილობები ძალიან პოპულარულია, რადგან ისინი მთელი ბრუნვის კუთხის განმავლობაში სტაბილურ და მაღალ გამომავალ ბრუნვის მომენტს აძლევენ, ძალიან მაგრად არიან გაკეთებული და საშუალებას აძლევენ ინტეგრირებული კუთხის რეგულირებისა და საბოლოო სიგრძის შემცირების გაკეთებას.
• Vane-Type Actuators: ეს კომპაქტური დიზაინი შეიცავს ცილინდრიულ კამერას, რომელიც შეიცავს ცენტრალურ ღერძს გამოსხივებადი ფრთით ან ფანჯრით. შერბილებული ჰაერი, რომელიც გაშვებულია კამერაში, პირდაპირ უჭერს თავს ფანქარს და ამით ბრუნავს ღერძს. ფანქრით დამუშავებული მოქმედი მოწყობილობები არის ძალიან კომპაქტური, მსუბუქი და თითქმის არ აქვს უკუკავშირი. თუმცა, რადგან ჰაერის გაჟონვა შესაძლებელია ნელ-ნელა ერთი ბოჭკოვანი ბოჭკოს გასწვრივ, ისინი ქმნიან უფრო დაბალ ბრუნვის ტაქტს და ჩვეულებრივ გამოიყენება უფრო მსუბუქი სატვირთოებისათვის.

Ტორკის ზომების ძირითადი ფიზიკა: სამი კომპონენტი

B2B აპლიკაციისთვის მოქმედების ზომის განსაზღვრისას, არ უნდა შეხედოთ მხოლოდ სასარგებლო ტვირთის წონას. თქვენ უნდა შეაფასოთ სამი განსხვავებული ბრუნვის კომპონენტი:

• Კომპონენტი 1: სტატიკური ბრუნვის მომენტი (Ts). ეს არის ბრუნვის მომენტი, რომელიც საჭიროა სატვირთოს შენარჩუნებისთვის ან ასაწევად გრავიტაციის წინააღმდეგ. თუ სატვირთო ჰორიზონტალურ სივრცეში ბრუნავს, გრავიტაციის ბრუნვის ტაქტი ნულია. თუმცა, თუ სატვირთო ვერტიკალურად ბრუნავს (როგორც კარის აჩქარება), გრავიტაცია ქმნის მნიშვნელოვან რეზისტენტულ ბრუნუნუნას, რომელიც მერყეობს კუთხით.
• Კომპონენტი 2: დინამიკური ბრუნვის მომენტი (Td). ეს არის ბრუნვის მასის გასაჩანაგებლად საწყისი მდგომარეობიდან სამიზნის კუთხური სიჩქარემდე საჭიროებული ბრუნვის მომენტი. ეს განისაზღვრება ტვირთის მასის განაწილებით.
• Კომპონენტი 3: ხახუნის ბრუნვის მომენტი (Tf). ეს არის გარე საყრდენების, მიმართველი ბუშელების და მოძრავი ელემენტის შიდა სილიკონის დაფარვების მიერ შექმნილი წინააღმდეგობის ძალა.

Ნაბიჯ-ნაბიჯ მათემატიკური გაზომვის სახელმძღვანელო

Მოძრავი ელემენტის მათემატიკურად გაზომვისთვის მოიცავეთ შემდეგი ინჟინერული პროტოკოლი:

• Ნაბიჯი 1: გამოთვალეთ მასის ინერციის მომენტი (I). ინერციის მომენტი არის სხეულის წინააღმდეგობა ბრუნვის აჩქარების მიმართ. ის დამოკიდებულია მასაზე (m) და ტვირთის ფორმაზე. მყარი მართკუთხა ფილის შემთხვევაში, რომელსაც მისი ცენტრალური ღერძის გარშემო ბრუნავენ, მასით m, სიგანით w და სიგრძით h, ფორმულაა:

I = (1 / 12) x m x (w კვადრატში + h კვადრატში)

Მყარი ცილინდრის შემთხვევაში, რომელსაც მისი ცენტრალური ღერძის გარშემო ბრუნავენ, მასით m და რადიუსით r, ფორმულაა:

I = 0.5 x m x (r კვადრატში)

Გაითვალისწინეთ, რომ ყველა გაზომვა კილოგრამებში (კგ) და მეტრებში (მ) უნდა იყოს, რათა ინერციის მომენტი მიიღოთ კგ-მეტრ კვადრატში (კგ × მ²).

• Ნაბიჯი 2: განსაზღვრეთ საჭიროებული კუთხური აჩქარება (α). დავუშვათ, რომ სატვირთო უნდა შეასრულოს ბრუნვა θ კუთხით (რადიანებში) მიზნად დასახულ დროში t (წამებში), სრული სიჩქარის ნულიდან დაწყებით. ერთგვაროვანი აჩქარების დაშვებით ფორმულა არის:

α = (2 × θ) ÷ (t²)

Მაგალითად, 180 გრადუსის (ანუ პი, ანუ 3,1416 რადიანის) ბრუნვის შესრულება 1,0 წამში:

• α = (2 × 3,1416) ÷ (1,0 × 1,0) = 6,28 რადიანი წამში კვადრატში (რად/წმ²).
• Ნაბიჯი 3: გამოთვალეთ დინამიკური აჩქარების მომენტი (Ta). როდესაც გაქვთ ინერციის მომენტი (I) და კუთხური აჩქარება (α), გამოიყენეთ ბრუნვის ნიუტონის მეორე კანონი:

Ta = I × α

Ეს გაძლევთ მომენტს (ნიუტონ-მეტრებში, ანუ ნ·მ), რომელიც საჭიროებულია მხოლოდ სატვირთოს აჩქარებისთვის.

• Ნაბიჯი 4: ტორქების ჯამირება და B2B უსაფრთხოების კოეფიციენტის გამოყენება. თეორიული საჭიროების ტორქის გამოსათვლელად შეაჯამეთ სტატიკური, დინამიკური და ხახუნის ტორქები:

T სრული = Ts + Td + Tf

B2B მანქანების აგების დროს მარტივი, კარგად მიმართული ჰორიზონტალური ბრუნვებისთვის ყოველთვის გამოიყენეთ უსაფრთხოების კოეფიციენტი მინიმუმ 1,5, ხოლო ვერტიკალური აწევებისთვის ან ცვალებადი ხახუნის ქვეშ მყოფი სისტემებისთვის — 2,0. ამიტომ თქვენს პნევმატიკურ აქტუატორს სტანდარტულ სამუშაო წნევაზე (ჩვეულებრივ 5–6 ბარ) უნდა ჰქონდეს მინიმალური სარეგისტრაციო ტორქი:

T რეგისტრირებული = T სრული × უსაფრთხოების კოეფიციენტი

Პრაქტიკული ზომის მაგალითი: მუხლის ფირფიტის ბრუნვა

Გამოვთვალოთ მყარი სტალის მართკუთხა მუხლის ფირფიტის ჰორიზონტალური ბრუნვის საჭიროების ტორქი:

• Ტვირთის მასა (m) = 4,0 კგ.
• Ფირფიტის განზომილებები: სიგანე (w) = 0,2 მეტრი, სიგრძე (h) = 0,1 მეტრი.
• Სასურველი ბრუნვა: 90 გრადუსი (1,57 რადიანი) 0,5 წამში.

Ჯერ გამოვთვალოთ ინერციის მომენტი (I):

• I = (1 / 12) × 4,0 კგ × (0,2² + 0,1²) = 0,333 × (0,04 + 0,01) = 0,333 × 0,05 = 0,01665 კგ × მ².

Მეორე ნაბიჯად გამოვთვლით კუთხურ აჩქარებას (α):

• α = (2 × 1,57 რად) / (0,5 × 0,5) = 3,14 / 0,25 = 12,56 რად/წმ².

Მესამე ნაბიჯად გამოვთვლით დინამიკურ ტორქს (Ta):

• Ta = 0,01665 კგ × მ² × 12,56 რად/წმ² = 0,209 ნ·მ.

Ვინაიდან ეს ჰორიზონტალური ბრუნვაა, სტატიკური გრავიტაციული ტორქს ნულის ტოლია. დავუშვათ, გარე საყრდენის ხახუნი უგულებელყოფილი შეიძლება იყოს. ჩვენ ვიყენებთ B2B უსაფრთხოების კოეფიციენტს 1,5-ს:

• T rated = 0,209 ნ·მ × 1,5 = 0,314 ნ·მ.

Ამიტომ ჩვენ უნდა ავირჩიოთ AIRWORK-ის ბრუნვითი აქტუატორი, რომელიც 5 ბარის სამუშაო წნევაზე მინიმუმ 0,314 ნ·მ ტორქს უნდა გამოიმუშაოს.

AIRWORK-ის უმაღლესი კლასის ბრუნვითი აქტუატორები

AIRWORK წარმოადგენს სრულ რიგს ძრავის და პინიონის პრინციპზე მოქმედებადი საჰაერო ბრუნვითი აქტუატორების, მათ შორის ძალიან პოპულარული MSQ და ბრუნვითი მაგიდის სერიების აქტუატორებს. ჩვენი აქტუატორები მოიცავს:

• Მაღალი ძალადობის შენახვის შესაძლებლობის მქონე შენადნობის ფოლადის ღერძები და პინიონები მასიური გამოკლების ძალების მოსაძლევად.
• Ორმაგი პისტონის რეიკის დიზაინი, რომელიც ორჯერ ამატებს გამომავალ ტორქს და არ იკავებს მეტ ადგილს.
• Ინტეგრირებული მაღალი წარმადობის შოკის შემამსუბუქებლები როტაციული კინეტიკური ენერგიის შთანთქვასა და ბოლო პოზიციაში ხელახლა ამოხტომის თავიდან ასაცილებლად.
• Შიდა მაგნიტური ზოლები სიზუსტის უზრუნველყოფის მიზნით მყარი სხეულის კუთხის სენსორების მხარდაჭერად და PLC-ს პოზიციის უკუკავშირის მისაღებად.

Დასკვნა: სიზუსტით მობრუნება AIRWORK-ის საშუალებით

Სწორი ტორქსის არჩევა არის სხვაობა იმ მანქანასა და მეორეს შორის, რომელიც სრულყოფილად მობრუნდება ან შეწყდება ან ძლიერ იყურება. მასის ინერციის მომენტის გამოთვლის, აჩქარების სიჩქარის განსაზღვრის და AIRWORK-ის პრემიუმ რეიკისა და პინიონის აქტუატორების მითითების შემდეგ დიზაინის ინჟინერები შეძლებენ უზრუნველყოფას უფრო სიმკლავეს, დამაჯობნებლობას და ენერგიის ეფექტურობას როტაციული მოძრაობის დროს.

Სანახავად ვიზიტი jzpnu.com-ზე, სადაც შეგიძლიათ მიიღოთ უფასო საიტის ტორქსის კალკულატორები, ჩამოტვირთოთ როტაციული აქტუატორების CAD ნახაზები და შეხვდეთ ჩვენს ინჟინერულ მხარდაჭერებს.