چه قدرتی از محرک خطی لازم دارم؟

دنبال چه می گردم؟

قدرت یک محرک خطی مقدار نیرویی است که می تواند وارد کند. این به طور معمول از نظر نیوتن (N) برای واحدهای متریک و پوند (پوند) برای واحدهای سلطنتی دیده می شود. دو نوع مشخصات نیرو وجود دارد که تولید کنندگان محرک خطی ارائه می دهند: دینامیک و استاتیک.

نیروی پویا (یا بار دینامیکی) حداکثر نیرویی است که محرک می تواند برای حرکت یک جسم اعمال کند.

نیروی ایستا (یا بار استاتیک) حداکثر وزنی است که محرک در هنگام حرکت نمی تواند نگه دارد.

این مشخصات نیرو به طور کلی عوامل کلیدی در تعیین نیاز به محرک خطی برای پروژه شما هستند. اگر نمی دانید هنگام انتخاب یک محرک خطی چه عواملی را می خواهید در نظر بگیرید ، پست ما را در این باره بررسی کنید اینجا.  

هنگام تلاش برای جابجایی یک شی با محرک خطی ، باید تعیین کنید که حداقل نیروی دینامیکی که محرک خطی شما می تواند داشته باشد چیست. این نیرو فقط به میزان وزنی که می خواهید حرکت دهید ، بلکه به تعداد محرک های درگیر و هندسه فیزیکی طرح شما نیز بستگی خواهد داشت. برای تعیین نیاز دقیق نیرو در هر یک از برنامه ها ، باید اولین قانون حرکت نیوتن را اعمال کنید. این قانون بیان می کند که یک جسم در حالت استراحت تمایل به استراحت دارد مگر اینکه توسط یک نیروی عدم تعادل به آن عمل شود. برای ما ، این بدان معنی است که نیرو از محرک خطی ما باید از مجموع تمام نیروهایی که بر خلاف جهت حرکت مطلوب ما هستند ، بیشتر باشد. این راهنما شما را در چگونگی محاسبه نیروهای درگیر با استفاده از چند مثال اساسی راهنمایی می کند.

سریع کنار: نمودارهای بدن آزاد نمودارهای ساده ای از اشیا هستند که برای تجسم نیروهای وارد شده به آن استفاده می شوند. استفاده از این نمودارها روش خوبی برای تجسم تمام نیروهای درگیر و جهت گیری آنهاست.

حرکت تک بعدی

نمودار بدن رایگان 1D ساده ترین حالت استفاده از محرک خطی برای تهیه حرکت ، استفاده از یک محرک برای جابجایی یک جسم در طول یک محور است. همانطور که در نمودار بدن آزاد در کنار این پاراگراف نشان داده شده است ، نیرویی که توسط محرک خطی وارد می شود برچسب F و وزن جسم برچسب W است. برای تعیین نیروی دینامیکی مورد نیاز از محرک خطی ، شما به راحتی جمع می کنید از نیروها در جهت های منفی از مجموع نیروها در جهت مثبت است ، که برای نتیجه گیری از حرکت باید بیشتر از صفر باشد. برای این مثال ، F - W> 0 می شود. سپس باید برای F حل کنید ، که F> W می شود.  این بدان معنی است که نیاز نیروی پویا از محرک خطی باید بیشتر از وزن جسم باشد.     

در مواردی که شما از بیش از یک محرک خطی مانند بدنه آزاد استفاده می کنید2 نمونه محرکنمودار نشان داده شده در اینجا ، شما همان روند بالا را دنبال می کنید. برای این مثال ، جمع نیروها به F + F - W> 0 یا 2 * F - W> 0 تبدیل می شود و سپس حل برای F می شود F> ½ * W. این بدان معنی است که نیرویی که توسط یک محرک اعمال می شود می تواند کمتر از وزن جسم باشد ، اما کل نیروی از هر دو باید بزرگتر باشد.

 

 

 

اصطکاک

موارد فوق اصطکاک را در محاسبات تعادل نیرو نادیده گرفتند ، که ممکن است در برنامه شما وجود نداشته باشد. مقدار نیروی اصطکاک (f) برابر با ضریب اصطکاک (u) برابر نیروی عادی (N) است. ضریب اصطکاک به طور معمول بین 0 تا 1 است (اگرچه می تواند از 1 بیشتر باشد) و به این بستگی دارد که چه موادی به صورت کشویی از یکدیگر عبور می کنند و همچنین استفاده از روغن کاری یا عدم استفاده از روغن.
ضریب اصطکاک نیز هنگامی که جسمی در حرکت است تغییر می کند و غالباً به عنوان مقادیر ایستا و دینامیکی داده می شود. مقدار استاتیک همیشه بزرگتر از مقدار دینامیکی خواهد بود (به دلیل قانون اول نیوتن) و در حالی که می خواهیم جسمی را حرکت دهیم ، شما می خواهید از مقدار استاتیک ضریب اصطکاک استفاده کنید. نیروی عادی نیروی نتیجه ای است که برای حمایت از جسم روی یک جسم یا سطح دیگر استفاده می شود. به عنوان مثال ، اگر روی زمینی در خانه خود ایستاده اید ، کف شما با اعمال نیرویی به سمت بالا برابر با وزن شما را پشتیبانی می کند ، این یک نیروی عادی است. نیروی عادی همیشه عمود بر نیروی اصطکاک و نیروی اصطکاک همیشه بر خلاف جهت حرکت مورد نظر شما عمل خواهد کرد.

در موقعیت هایی ، مانند موارد بالا ، که جسمی که در حال حرکت هستید در امتداد سطح بلغزان نیست ، می توان اصطکاک را نادیده گرفت. در حالی که از نظر فنی ، اجزای پشتیبانی کننده از جسم شما ، اعم از اینکه پشتیبانی از حرکت خطی هستند مانند ریل های کشویی یا خود محرک خطی دارای اصطکاک داخلی است که برای شروع حرکت باید بر آن غلبه کنید ، اما نسبتاً کوچک خواهد بود.

نمودار بدن رایگان یک کشو

اگر جسمی را در امتداد سطح حرکت می دهید ، در محاسبات نیرو باید اصطکاک در نظر گرفته شود. نمودار بدنه آزاد نمونه ای از هل دادن کشو توسط یک محرک خطی را نشان می دهد. هر یک سرسره کشو مقدار اصطکاک قابل توجهی دارند زیرا از یک بار عمود (W) پشتیبانی می کنند. از آنجا که دو اسلاید کشو وجود دارد ، نیروی عادی (N) اعمال شده توسط یکی از اسلایدهای کشو برابر با نیمی از بار (W) خواهد بود. جمع کردن نیروها و حل F برای این مثال منجر به موارد زیر خواهد شد:

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

بنابراین ، نیروی مورد نیاز شما از محرک خطی باید بیشتر از کل اصطکاک باشد. قسمت روی حیله و تزویر در این موارد تعیین ضریب اصطکاک است. اگر شما قادر به تعیین ضریب اصطکاک دقیق در برنامه خود هستید ، پس می توانید به سادگی از فرمول بالا برای حل حداقل نیروی دینامیکی خود استفاده کنید. اگر نتوانید ضریب اصطکاک را تعیین کنید ، می توانید آن را برابر با 1 فرض کنید. این احتمالاً بیشتر از ضریب اصطکاک واقعی خواهد بود ، بنابراین استفاده از آن برای تعیین میزان نیرو مورد نیاز شما از محرک خطی خود یک فرض مطمئن است .

حرکت دو بعدی

تاکنون ، ما فقط به بررسی حرکت یک جسم در امتداد یک محور نگاه کرده ایم ، اما ممکن است به حرکت در دو محور یا زاویه نیاز داشته باشید. در این موارد ، شما هنوز هم می توانید از جمع نیرو برای تعیین نیروی دینامیکی مورد نیاز استفاده کنید اما باید چندین محور را در نظر بگیریم و از برخی مثلثات استفاده کنیم. در مثال زیر در مورد فشار دادن یک شی به بالا از سطح شیب دار ، جهت حرکت در یک زاویه قرار دارد (تتا). برای ساده سازی محاسبات ما ، می توانید یک محور موازی جهت حرکت باشد و محور دیگر عمود باشد ، همانطور که نشان داده شده است.

نمودار بدنه رایگان برای مثال Ramp

اکنون که محورها جابجا شده اند ، شما باید وزن جسم را با استفاده از مثلثات و شیب سطح شیب دار (تتا) به دو جز components نیرو تقسیم کنید. یکی از این نیروها بر خلاف جهت حرکت ما عمل خواهد کرد و دیگری عمود بر سطح رمپ عمل خواهد کرد. نیروی عادی که برای تعیین نیروی اصطکاک استفاده می شود ، برابر با م componentلفه عمود بر وزن جسم خواهد بود. حل جمع نیروها برای تعیین F منجر به موارد زیر خواهد شد:

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

حرکت چرخشی

در حالی که محرک های خطی حرکت خطی را ارائه می دهند ، اما می توان از آنها برای ایجاد چرخش در کاربردهایی مانند باز کردن درپوش یا دریچه استفاده کرد. نيروي ديناميكي مورد نياز براي تأمين چرخش نياز به يك گشتاور نامتعادل دارد تا يك نيروي نامتعادل. گشتاور یک نیروی چرخشی است که باعث چرخش می شود و برابر با نیرویی است که چند برابر فاصله عمود تا نقطه چرخش اعمال می شود. بنابراین ، برای ایجاد چرخش ، یک محرک خطی باید یک گشتاور بیشتر از مجموع تمام گشتاورهای خلاف جهت چرخش دلخواه ارائه دهد.

نمودارهای بدن آزاد از نمونه هچ

مقدار گشتاور محرک خطی شما به دو عامل بستگی دارد ، نیروی اعمال شده و فاصله از نقطه چرخش. در مثالهای بالا ، جمع گشتاورها یکسان به نظر می رسد:

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

فاصله از نقطه چرخش تا نیرو از محرک خطی y است و فاصله از نقطه چرخش تا مرکز ثقل دریچه x است. همانطور که دریچه در یک زاویه قرار دارد (آلفا) ، ما می توانیم فاصله عمود تا هر نیرو را چند برابر فاصله کسینوس زاویه تعیین کنیم. حل برای نیروی دینامیکی محرک خطی ، F ، منجر به موارد زیر است:

F> (W * x) / سال

در حالت سمت چپ ، نیروی دینامیکی محرک خطی ، F ، می تواند کمتر یا برابر با وزن دریچه ، W باشد ، زیرا از نقطه چرخش (y> x) فاصله بیشتری دارد. در حالت راست ، F باید بزرگتر از W باشد زیرا F نزدیکتر به نقطه چرخش عمل می کند ، (y

هچ با محرک در یک زاویه

در بعضی از برنامه ها ، نیرویی که توسط محرک خطی اعمال می شود باید مانند یک تصویر بالا در یک زاویه باشد. این امر محاسبات را کمی پیچیده تر می کند زیرا نیروی اعمال شده توسط محرک خطی نیاز به شکست در اجزای عمودی و افقی دارد. نمودار بدن رایگان برای تصویر بالا در زیر نشان داده شده است:

هچ با نیروی اعمال شده در یک زاویه

جمع بندی گشتاورهای این مثال:

((F * cos (بتا)) * (L * sin (آلفا))) + (F * sin (بتا)) * (L * cos (آلفا)) - W * (x * cos (آلفا)> 0

از آنجا که نیرو از محرک خطی (F) در یک زاویه (بتا) اعمال می شود ، لازم است که به دو بخش عمودی (F * sin (بتا)) و م horizontalلفه افقی (F * cos (بتا)) تقسیم شود ، مانند تصویر در مثال شیب دار بالا م verticalلفه عمودی نیرو باعث ایجاد گشتاور در اطراف لولا می شود زیرا فاصله افقی بین نیرو و لولا وجود دارد. به طور مشابه ، م horizontalلفه افقی نیرو نیز باعث ایجاد گشتاور در مورد لولا می شود زیرا فاصله عمودی بین نیرو و لولا وجود دارد. می توانید این فاصله ها را بر اساس طول دریچه (L) و زاویه دریچه (آلفا) تعیین کنید ، همانطور که در مثال دریچه قبلی نشان داده شده است. برای تعیین نیروی دینامیکی مورد نیاز ، باید معادله فوق را برای F حل کنید. متأسفانه ، نیروی حاصل از محرک خطی (F) تابعی وابسته به زاویه دریچه (آلفا) خواهد بود. با باز کردن دریچه ، این زاویه تغییر خواهد کرد ، حداقل نیروی مورد نیاز محرک خطی نیز تغییر خواهد کرد. این بدان معناست که شما باید معادله فوق را در زوایای مختلف حل کنید تا بالاترین حداقل نیروی لازم برای استفاده برای مشخصات نیروی پویا را پیدا کنید. اگر زاویه اعمال نیرو (بتا) نیز با باز شدن دریچه تغییر کند ، این حتی دشوارتر خواهد بود ، به این معنی که تابعی از زاویه دریچه (آلفا) نیز خواهد بود. اگر ریاضیات خود را به خوبی می دانید ، می توانید نیروی محرک دقیق دینامیکی را که از محرک خطی خود نیاز دارید ، تعیین کنید. اما در غیر این صورت ، می توانید از دستی ما استفاده کنید محاسبه گر محرک خطی, که فقط برای این شرایط سخت طراحی شده است.

وضعیتهای استاتیک

در یک وضعیت استاتیک ، جمع نیروها و جمع گشتاورها برابر با صفر خواهد بود زیرا هیچ نیروی نامتعادل یا گشتاور ایجاد کننده حرکت وجود ندارد. اگر می خواهید اطمینان حاصل کنید که طراحی شما برای یک بار مشخص پایدار است یا اطمینان حاصل کنید که محرک خطی شما یک بار مشخص را تحمل می کند ، هنوز می توانید از تکنیک های بالا برای اطمینان از متعادل بودن نیروها و گشتاورها استفاده کنید. هنگام بررسی موقعیت های ساکن ، به جای مشخصات نیروی پویا ، از مشخصات نیروی استاتیک برای محرک خطی خود استفاده خواهید کرد.

اکنون که می دانید چگونه تعیین کنید که محرک خطی شما باید چقدر قوی باشد ، می توانید مورد مناسب را برای نیازهای خود در انتخاب در اتوماسیون Firgelli.

Tags:

Share this article

محصولات ویژه

برای یافتن محرک مناسب به کمک نیاز دارید؟

ما محصولات خود را مهندس دقیق و تولید می کنیم تا قیمت مستقیم تولیدکنندگان را دریافت کنید. ما حمل و نقل همان روز و پشتیبانی مشتری آگاه را ارائه می دهیم. با استفاده از محاسبه گر محرک ما می توانید در انتخاب محرک مناسب برنامه خود کمک بگیرید.