ما مدى قوة المحرك الخطي الذي أحتاجه؟

ما الذي أبحث عنه؟

قوة أ المحرك الخطي هو مقدار القوة التي يمكن أن يقدمها. يُنظر إليه عادةً من حيث نيوتن (N) للوحدات المترية والجنيه (رطل) للوحدات الإمبراطورية. هناك نوعان من مواصفات القوة التي سيوفرها مصنعو المشغل الخطي: ديناميكي وثابت.

القوة الديناميكية (أو الحمل الديناميكي) هو أقصى قوة يمكن أن يطبقها المشغل لتحريك كائن.

قوة ثابتة (أو الحمل الساكن) هو الحد الأقصى للوزن الذي يمكن أن يحمله المشغل عندما لا يتحرك.

تعد مواصفات القوة هذه بشكل عام عوامل رئيسية في تحديد المشغل الخطي الذي تحتاجه لمشروعك. إذا كنت لا تعرف ما هي العوامل الأخرى التي قد ترغب في أخذها في الاعتبار عند اختيار مشغل خطي ، فاطلع على مشاركتنا حول هذا هنا.  

عند محاولة تحريك كائن بمشغل خطي ، ستحتاج إلى تحديد الحد الأدنى من القوة الديناميكية التي يمكن أن يمتلكها المشغل الخطي. ستعتمد هذه القوة على أكثر من مجرد مقدار الوزن الذي تحاول تحريكه ، ولكن أيضًا على عدد المشغلات المعنية والهندسة المادية لتصميمك. لتحديد متطلبات القوة الدقيقة في أي تطبيق واحد ، ستحتاج إلى تطبيق قانون نيوتن الأول للحركة. ينص هذا القانون على أن الشيء الساكن يميل إلى البقاء في حالة سكون ما لم يتم التصرف به من قبل قوة عدم التوازن. بالنسبة لنا ، هذا يعني أن القوة من المشغل الخطي يجب أن تكون أكبر من مجموع كل القوى التي تعمل ضد اتجاه الحركة المطلوب. سيرشدك هذا الدليل إلى كيفية حساب القوى المعنية باستخدام بعض الأمثلة الأساسية.

سريع جانبا: مخططات الجسم الحرة هي مخططات مبسطة للأشياء تُستخدم لتصور القوى التي يتم تطبيقها عليها. يعد استخدام هذه الرسوم البيانية ممارسة جيدة لتصور جميع القوى المعنية وتوجهاتها.

حركة أحادية البعد

1D مخطط الجسم الحر أبسط حالة لاستخدام مشغل خطي لتوفير الحركة هي استخدام مشغل واحد لتحريك كائن على طول محور واحد. كما هو موضح في الرسم التخطيطي للجسم الحر بجوار هذه الفقرة ، فإن القوة المطبقة بواسطة المشغل الخطي هي التسمية F ووزن الكائن يسمى W لتحديد القوة الديناميكية المطلوبة للمشغل الخطي ، يمكنك ببساطة طرح المجموع من القوى في الاتجاهات السالبة من مجموع القوى في الاتجاه الموجب ، والتي يجب أن تكون أكبر من الصفر لتنتج حركة \ n. في هذا المثال ، يصبح F - W> 0. ثم تحتاج إلى حل F ، والتي تصبح F> W.  هذا يعني أن متطلبات القوة الديناميكية من المشغل الخطي يجب أن تكون أكبر من وزن الجسم.     

في حالة استخدامك لأكثر من مشغل خطي ، كما هو الحال في الجسم الحر2 مثال المحركالرسم البياني الموضح هنا ، أنت تتبع نفس العملية المذكورة أعلاه. في هذا المثال ، يصبح مجموع القوى F + F - W> 0 أو 2 * F - W> 0. ثم يصبح حل F يصبح F> ½ * W. هذا يعني أن القوة المطبقة بواسطة مشغل واحد يمكن أن تكون أقل من وزن الجسم ، ولكن يجب أن تكون القوة الكلية من كليهما أكبر.

 

 

 

احتكاك

تجاهلت الحالات المذكورة أعلاه الاحتكاك في حسابات موازنة القوة ، والتي قد تكون أو لا تكون كذلك في تطبيقك. مقدار قوة الاحتكاك (f) يساوي معامل الاحتكاك (u) مضروبًا في القوة العادية (N). عادةً ما يكون معامل الاحتكاك بين 0 و 1 (على الرغم من أنه يمكن أن يكون أكبر من 1) وسيعتمد على المواد التي تنزلق مع بعضها البعض وكذلك ما إذا كان يتم استخدام التزييت أم لا.
سيتغير معامل الاحتكاك أيضًا بمجرد تحرك الجسم وغالبًا ما يتم إعطاؤه كقيم ثابتة وديناميكية. ستكون القيمة الثابتة دائمًا أكبر من القيمة الديناميكية (بسبب قانون نيوتن الأول) وبينما نحاول تحريك كائن ما ، سترغب في استخدام القيمة الثابتة لمعامل الاحتكاك. القوة الطبيعية هي القوة الناتجة المستخدمة لدعم جسم ما على جسم أو سطح آخر. على سبيل المثال ، إذا كنت تقف على أرضية في منزلك ، فإن أرضية منزلك ستدعمك من خلال تطبيق قوة تصاعدية عليك تعادل وزنك ، وهذه قوة طبيعية. ستعمل القوة العادية دائمًا بشكل عمودي على قوة الاحتكاك وستعمل قوة الاحتكاك دائمًا ضد اتجاه الحركة المطلوب.

في المواقف ، مثل الحالات المذكورة أعلاه ، حيث لا ينزلق الكائن الذي تقوم بتحريكه على طول سطح ، يمكن تجاهل الاحتكاك. بينما من الناحية الفنية ، فإن المكونات التي تدعم الكائن الخاص بك ، سواء كانت حركة خطية تدعم مثل القضبان المنزلقة أو المشغل الخطي نفسه ، سيكون له بعض الاحتكاك الداخلي الذي ستحتاج إلى التغلب عليه لبدء الحركة ، لكنه سيكون صغيرًا نسبيًا.

رسم تخطيطي مجاني لجسم الدرج

إذا كنت تقوم بتحريك جسم على طول سطح ما ، فسوف تحتاج إلى مراعاة الاحتكاك في حسابات القوة. يُظهر مخطط الجسم الحر أعلاه مثالاً لدرج يتم دفعه بواسطة مشغل خطي. كل شريحة الدرج سيكون لها قدر ملحوظ من الاحتكاك لأنها تدعم حمولة عمودية (W). نظرًا لوجود شريحتين للدرج ، فإن القوة العادية (N) المطبقة بواسطة إحدى شرائح الدرج ستكون مساوية لنصف الحمل (W). سيؤدي جمع القوى وحل F في هذا المثال إلى:

F> u * (0.5 * W) + u * (0.5 * W) = u * W

وبالتالي ، يجب أن تكون القوة التي تحتاجها من المشغل الخطي أكبر من إجمالي قوة الاحتكاك. الجزء الصعب في هذه الحالات هو تحديد معامل الاحتكاك. إذا كنت قادرًا على تحديد معامل الاحتكاك الدقيق في تطبيقك ، فيمكنك ببساطة استخدام الصيغة أعلاه لحل الحد الأدنى من القوة الديناميكية. إذا لم تتمكن من تحديد معامل الاحتكاك ، فيمكنك افتراض أنه يساوي 1. من المحتمل أن يكون هذا أكبر من المعامل الفعلي للاحتكاك ، لذلك من الآمن استخدامه لتحديد مقدار القوة التي تحتاجها من المشغل الخطي. .

حركة ثنائية الأبعاد

حتى الآن ، نظرنا فقط في تحريك جسم على طول محور واحد ، ولكن قد تحتاج إلى حركة في محورين أو بزاوية. في هذه الحالات ، لا يزال بإمكانك استخدام تجميع القوة لتحديد القوة الديناميكية المطلوبة ، لكننا سنحتاج إلى النظر في محاور متعددة والاستفادة من بعض علم المثلثات. في المثال أدناه لدفع كائن لأعلى منحدر ، يكون اتجاه الحركة بزاوية (ثيتا). لتبسيط حساباتنا ، يمكنك اختيار جعل المحور الأول موازيًا لاتجاه الحركة والمحور الآخر سيكون متعامدًا ، كما هو موضح.

رسم تخطيطي مجاني لمثال المنحدر

الآن بعد أن تم إزاحة المحاور ، ستحتاج إلى تقسيم وزن الجسم إلى مكونين من مكونات القوة باستخدام حساب المثلثات وميل المنحدر (ثيتا). ستعمل إحدى هذه القوى عكس اتجاه حركتنا وستعمل الأخرى بشكل عمودي على سطح المنحدر. القوة العمودية المستخدمة لتحديد قوة الاحتكاك ستكون مساوية للمكوِّن العمودي لوزن الجسم. سيؤدي حل مجموع القوى لتحديد F إلى:

F> W * sin (ثيتا) + u * N = W * sin (ثيتا) + u * W * cos (ثيتا)

حركة دائرية

بينما توفر المحركات الخطية حركة خطية ، يمكن استخدامها أيضًا لتوفير الدوران في تطبيقات مثل فتح غطاء أو فتحة. ستحتاج القوة الديناميكية المطلوبة لتوفير الدوران إلى عزم دوران غير متوازن بدلاً من قوة غير متوازنة. العزم هو قوة دوران تسبب الدوران وتساوي القوة المؤثرة في المسافة العمودية على نقطة الدوران. لذلك ، لإحداث الدوران ، يجب أن يوفر المشغل الخطي عزمًا أكبر من مجموع جميع عزم الدوران الذي يعمل ضد اتجاه الدوران المطلوب.

مخططات الجسم المجانية لمثال هاتش

يعتمد مقدار العزم الذي يطبقه المشغل الخطي على عاملين ، القوة المطبقة والمسافة من نقطة الدوران. في الأمثلة أعلاه ، يبدو مجموع عزم الدوران هو نفسه:

F * y * cos (alpha) - W * x * cos (alpha)> 0

المسافة من نقطة الدوران إلى القوة من المشغل الخطي هي y ، والمسافة من نقطة الدوران إلى مركز ثقل الفتحة هي x. نظرًا لأن الفتحة بزاوية (ألفا) ، يمكننا تحديد المسافة العمودية لكل قوة بضرب المسافة بجيب جيب تمام الزاوية. ينتج عن حل القوة الديناميكية للمشغل الخطي ، F:

F> (W * x) / y

في الحالة على اليسار ، يمكن أن تكون القوة الديناميكية للمشغل الخطي ، F ، أقل أو مساوية لوزن الفتحة W ، لأنها تعمل بعيدًا عن نقطة الدوران (y> x). بينما في الحالة على اليمين ، يجب أن يكون F أكبر من W لأن F يعمل بالقرب من نقطة الدوران ، (y

يفقس مع المحرك بزاوية

في بعض التطبيقات ، يجب أن تكون القوة المطبقة بواسطة المشغل الخطي بزاوية كما في الصورة أعلاه. هذا يجعل الحسابات أكثر تعقيدًا بعض الشيء لأن القوة المطبقة بواسطة المشغل الخطي ستحتاج إلى تقسيمها إلى مكونات رأسية وأفقية. يظهر الرسم التخطيطي الحر للصورة أعلاه أدناه:

يفقس بقوة مطبقة بزاوية

مجموع عزم الدوران لهذا المثال هو:

((F * cos (تجريبي)) * (L * sin (alpha))) + (F * sin (beta)) * (L * cos (alpha)) - W * (x * cos (alpha)> 0

نظرًا لأن القوة من المشغل الخطي (F) يتم تطبيقها بزاوية (تجريبية) ، فيجب تقسيمها إلى مكون رأسي (F * sin (تجريبي)) ومكون أفقي (F * cos (بيتا)) ، كما هو موضح في مثال المنحدر أعلاه. يتسبب المكون الرأسي للقوة في عزم دوران حول المفصلة حيث توجد مسافة أفقية بين القوة والمفصلة ؛ وبالمثل ، فإن المكون الأفقي للقوة يسبب أيضًا عزم دوران حول المفصلة حيث توجد مسافة رأسية بين القوة والمفصلة. يمكنك تحديد هذه المسافات بناءً على طول الفتحة (L) وزاوية الفتحة (ألفا) ، كما هو موضح في مثال الفتحة السابقة. لتحديد القوة الديناميكية المطلوبة ، تحتاج إلى حل المعادلة أعلاه لـ F. لسوء الحظ ، فإن القوة من المشغل الخطي (F) ستكون دالة تعتمد على زاوية الفتحة (ألفا). نظرًا لأن هذه الزاوية ستتغير أثناء فتح الفتحة ، فإن القوة الدنيا المطلوبة من المشغل الخطي ستتغير أيضًا. هذا يعني أنك ستحتاج إلى حل المعادلة أعلاه في زوايا مختلفة للعثور على الحد الأدنى من القوة المطلوبة لاستخدامها في مواصفات القوة الديناميكية الخاصة بك. قد يكون هذا أكثر صعوبة إذا تغيرت الزاوية التي يتم تطبيق القوة عندها (بيتا) أيضًا مع فتح الفتحة ، مما يعني أنها ستكون دالة لزاوية الفتحة (ألفا) أيضًا. إذا كنت تعرف الرياضيات جيدًا ، يمكنك تحديد متطلبات القوة الديناميكية التي تحتاجها بالضبط من المشغل الخطي. ولكن إذا لم يكن كذلك ، يمكنك استخدام متناول يدنا حاسبة المحرك الخطي, الذي تم تصميمه فقط لهذه المواقف الصعبة.

المواقف الثابتة

في حالة السكون ، فإن مجموع القوى ومجموع عزم الدوران يساوي صفرًا حيث لا توجد قوة غير متوازنة أو عزم دوران يسبب الحركة. إذا كنت ترغب في التأكد من أن التصميم الخاص بك مستقر لحمل معين أو التأكد من أن المشغل الخطي الخاص بك سوف يحمل حمولة معينة ، فلا يزال بإمكانك استخدام التقنيات المذكورة أعلاه لضمان توازن جميع القوى وعزم الدوران. عند فحص المواقف الثابتة ، ستستخدم مواصفات القوة الثابتة للمشغل الخطي بدلاً من مواصفات القوة الديناميكية.

الآن بعد أن عرفت كيفية تحديد مدى قوة المشغل الخطي الذي تحتاجه ، يمكنك العثور على المحرك المناسب لاحتياجاتك في الاختيار في Firgelli Automations.

Tags:

Share this article

منتجات مميزة

هل تحتاج إلى مساعدة في العثور على المشغل الصحيح؟

نحن نقوم بمهندس دقيق وتصنيع منتجاتنا حتى تحصل على أسعار المصنع مباشرة. نحن نقدم الشحن في نفس اليوم ودعم العملاء على دراية. حاول استخدام حاسبة المشغل للحصول على مساعدة في اختيار المشغل المناسب لتطبيقك.