선형 액추에이터의 강도가 얼마나 필요한가요?

내가 무엇을 찾고 있습니까?

a의 강도 선형 액추에이터 전달할 수있는 힘의 양입니다. 일반적으로 메트릭 단위의 경우 Newtons (N) 및 제국 단위의 경우 파운드 (LBS)에서 볼 수 있습니다. 선형 액추에이터 제조업체가 제공 할 두 가지 유형의 힘 사양이 있습니다 : 동적 및 정적.

역동적 인 힘 (또는 동적 부하)는 액추에이터가 객체를 이동하기 위해 적용 할 수있는 최대 힘입니다.

정적 힘 (또는 정적 부하)는 액추에이터가 움직이지 않을 때 잡을 수있는 최대 무게입니다.

이러한 힘 사양은 일반적으로 프로젝트에 필요한 선형 액추에이터를 결정하는 데있어 핵심 요소입니다. 선형 액추에이터를 선택할 때 고려해야 할 다른 요소를 모르는 경우 이에 대한 게시물을 확인하십시오. 여기.  

선형 액추에이터로 물체를 이동하려고 할 때 선형 액추에이터가 가질 수있는 최소 동적 힘이 무엇인지 결정해야합니다. 이 힘은 이동하려는 무게의 양뿐만 아니라 관련 액추에이터의 수와 디자인의 물리적 구조에 달려 있습니다. 하나의 응용 프로그램에서 정확한 힘 요구 사항을 결정하려면 Newton의 첫 번째 운동 법칙을 적용해야합니다. 이 법은 휴식중인 물체가 불균형 힘에 의해 행동하지 않는 한 휴식을 유지하는 경향이 있다고 말합니다. 우리에게 이것은 선형 액추에이터의 힘이 우리의 원하는 운동 방향에 대해 작용하는 모든 힘의 합보다 더 커야한다는 것을 의미합니다. 이 안내서는 몇 가지 기본 예제를 사용하여 관련된 힘을 계산하는 방법을 안내합니다.

빠르게 따로: 자유 바디 다이어그램은 적용되는 힘을 시각화하는 데 사용되는 물체의 단순화 된 다이어그램입니다. 이러한 다이어그램을 사용하는 것은 관련된 모든 힘과 방향을 시각화하는 좋은 관행입니다.

1 차원 운동

선형 액추에이터를 사용하여 모션을 제공하는 가장 간단한 경우는 하나의 액추에이터를 사용하여 한 축을 따라 물체를 움직입니다. 이 단락 옆의 자유 차체 다이어그램에 표시된 것처럼, 선형 액추에이터에 의해 적용되는 힘은 F로 레이블이고 물체의 무게는 라벨이 W로 레이블입니다. 긍정적 인 방향으로 힘의 합으로부터 음의 방향으로 힘의 힘 중 하나는, 이는 motio \ n을 초래하기 위해 0보다 클 필요가있다. 이 예에서는 f - w> 0이됩니다. 그러면 f를 해결해야하며, 이는 f> W가됩니다.  이는 선형 액추에이터의 동적 힘 요구가 물체의 무게보다 커야 함을 의미합니다.     

자유 바디와 같이 하나 이상의 선형 액추에이터를 사용하는 경우 여기에 표시된 다이어그램 위와 같은 과정을 따릅니다. 이 예에서, 힘의 요약은 f + f - w> 0 또는 2*f - w> 0이된다. 그런 다음 f에 대한 해결은 f> ½*w가된다. 이는 하나의 액추에이터에 의해 적용된 힘이 물체의 무게보다 작을 수 있지만, 두 가지의 총 힘은 더 커야한다는 것을 의미합니다.

마찰

위의 사례는 강제 균형 계산의 마찰을 무시했으며, 이는 응용 프로그램의 경우에 해당되지 않을 수도 있습니다. 마찰력의 양 (F)은 마찰 계수 (U) 시간이 정상 힘 (N)과 동일합니다. 마찰 계수는 일반적으로 0과 1 사이이며 (1보다 클 수 있지만) 윤활이 사용되는지 여부뿐만 아니라 어떤 재료가 서로 슬라이딩되는지에 따라 다릅니다.
마찰 계수는 물체가 움직이고 종종 정적 및 동적 값으로 주어진 후에도 변경됩니다. 정적 값은 항상 뉴턴의 첫 번째 법으로 인해 동적 값보다 크며 객체를 움직이려고 할 때 마찰 계수의 정적 값을 사용하고 싶을 것입니다. 정상 힘은 다른 물체 나 표면의 물체를지지하는 데 사용되는 결과력입니다. 예를 들어, 집의 바닥에 서있는 경우, 체중과 동등한 상향 힘을 적용하여 바닥이 당신을 지원합니다. 이것은 정상적인 힘입니다. 정상적인 힘은 항상 마찰력에 수직으로 작용하며 마찰력은 항상 원하는 운동 방향에 맞서 작용합니다.

위의 경우와 같은 상황에서 움직이는 물체가 표면을 따라 미끄러지지 않는 경우 마찰을 무시할 수 있습니다. 기술적으로는 객체를 지원하는 구성 요소는 선형 동작이 다음과 같은 슬라이드 레일 또는 선형 액추에이터 자체는 이동을 시작하기 위해 극복해야 할 내부 마찰이 있지만 비교적 작습니다.

표면을 따라 물체를 움직이는 경우 힘 계산에서 마찰을 고려해야합니다. 위의 자유 차체 다이어그램은 선형 액추에이터에 의해 서랍을 밀어 붙이는 예를 보여줍니다. 각 서랍 슬라이드 수직 부하 (W)를지지 할 때 눈에 띄는 양의 마찰이 있습니다. 서랍 슬라이드가 두 개 있기 때문에 서랍 슬라이드 중 하나에 적용되는 정상 힘 (N)은 하중의 절반과 동일합니다 (W). 이 예에서 힘을 합산하고 F를 해결하면 다음이 발생할 수 있습니다.

f> u*(0.5*w) + u*(0.5*W) = u*w

따라서, 선형 액추에이터에서 필요한 힘은 전체 마찰력보다 더 커야합니다. 이 경우 까다로운 부분은 마찰 계수를 결정하는 것입니다. 애플리케이션에서 정확한 마찰 계수를 결정할 수 있다면 위의 공식을 사용하여 최소 동적 힘을 해결할 수 있습니다. 마찰 계수를 결정할 수없는 경우 1과 같다고 가정 할 수 있습니다. 이것은 실제 마찰 계수보다 클 것입니다. 따라서 선형 액추에이터에서 필요한 힘의 양을 결정하는 데 사용하는 안전한 가정입니다. .

2 차원 운동

지금까지 우리는 단축을 따라 물체를 움직이는 것을 보았지만 2 축 또는 각도로 움직임이 필요할 수 있습니다. 이 경우 여전히 힘 요약을 사용하여 필요한 동적 힘을 결정할 수 있지만 여러 축을 고려하고 일부 삼각법을 사용해야합니다. 아래의 예에서 물체를 경사로 위로 밀어 넣는 예에서, 운동 방향은 각도 (theta)입니다. 계산을 단순화하기 위해 한 축을 동작 방향과 평행하게하고 다른 축은 수직으로 선택할 수 있습니다.

축이 바뀌 었으므로 삼각법과 경사로의 기울기 (theta)를 사용하여 물체의 무게를 두 가지 힘 구성 요소로 나누어야합니다. 이 세력 중 하나는 우리의 운동 방향에 맞서 작용할 것이며, 하나는 경사로 표면에 수직으로 행동 할 것입니다. 마찰력을 결정하는 데 사용되는 정상 힘은 물체의 중량의 수직 성분과 동일합니다. F를 결정하기 위해 힘의 요약을 해결하면 다음이 발생할 수 있습니다.

f> w*sin (theta) + u*n = w*sin (theta) + u*w*cos (theta)

회전 운동

선형 액추에이터는 선형 운동을 제공하지만 뚜껑이나 해치를 열는 것과 같은 응용 분야에서 회전을 제공하는 데 사용될 수도 있습니다. 회전을 제공하는 데 필요한 동적 힘은 불균형이 아닌 불균형 토크를 가져야합니다. 토크는 회전을 유발하는 회전력이며, 가해지는 힘은 회전 지점까지의 수직 거리의 힘과 동일합니다. 따라서 회전을 유발하기 위해 선형 액추에이터는 원하는 회전 방향에 대해 작동하는 모든 토크의 합보다 더 큰 토크를 제공해야합니다.

선형 액추에이터가 적용하는 토크의 양은 적용된 힘과 회전 지점과의 거리의 두 가지 요소에 따라 다릅니다. 위의 예에서, 토크의 요약은 동일하게 보입니다.

f*y*cos (alpha) -w*x*cos (alpha)> 0

회전 지점에서 선형 액추에이터로부터 힘까지의 거리는 y이며, 회전 지점에서 해치의 무게 중심까지의 거리는 x이다. 해치가 각도 (알파)에 있기 때문에 각 힘의 수직 거리는 각도의 코사인에 의해 거리를 횟수로 결정할 수 있습니다. 선형 액추에이터의 동적 힘을위한 해결, f, 결과 :

f> (w*x)/y

왼쪽으로의 경우, 선형 액추에이터 F의 동적 힘 F는 회전 지점 (y> x)에서 추가로 작용하기 때문에 해치 w의 무게와 작거나 같을 수 있습니다. 오른쪽에있는 경우, f는 회전 지점에 더 가깝게 작용하기 때문에 f보다 커야합니다 (y

일부 응용 분야에서, 선형 액추에이터에 의해 적용된 힘은 위의 이미지와 같이 각도로되어야한다. 이로 인해 선형 액추에이터가 적용한 힘이 수직 및 수평 구성 요소에서 분해되어야하므로 계산이 조금 더 복잡해집니다. 위의 이미지의 자유 차체 다이어그램은 다음과 같습니다.

이 예제에 대한 토크의 요약은 다음과 같습니다.

((f*cos (베타))*(l*sin (alpha))) + (f*sin (베타))*(l*cos (alpha)) -w*(x*cos (alpha)> 0

선형 액추에이터 (F)의 힘은 각도 (베타)로 적용되므로 표시된 것처럼 수직 구성 요소 (F*sin (베타)) 및 수평 구성 요소 (F*cos (베타))로 분해되어야합니다. 위의 램프 예에서. 힘의 수직 성분은 힘과 힌지 사이에 수평 거리가 있기 때문에 힌지에 대한 토크를 유발합니다. 마찬가지로, 힘의 수평 성분은 힘과 힌지 사이에 수직 거리가 있기 때문에 힌지에 대한 토크를 유발합니다. 이전 해치 예에 표시된 것처럼 해치 (L)의 길이와 해치 각도 (알파)의 각도에 따라 이러한 거리를 결정할 수 있습니다. 필요한 동적 힘을 결정하려면 F에 대한 위의 방정식을 해결해야합니다. 불행히도, 선형 액추에이터 (f)의 힘은 해치 각도 (알파)에 의존하는 함수가 될 것입니다. 해치를 열면서이 각도가 바뀌면 선형 액추에이터에서 필요한 최소 힘도 변경됩니다. 즉, 동적 힘 사양에 사용하는 데 필요한 최소 최소 힘을 찾기 위해 다양한 각도에서 위의 방정식을 해결해야합니다. 힘이 적용되는 각도 (베타)도 해치가 열리면 변경되면 해치 각도 (알파)의 함수라는 것을 의미합니다. 수학을 잘 알고 있다면 선형 액추에이터에서 필요한 정확한 동적 힘 요구 사항을 결정할 수 있습니다. 그러나 그렇지 않다면, 당신은 우리의 편리를 사용할 수 있습니다 선형 액추에이터 계산기, 이 어려운 상황을 위해서만 설계되었습니다.

정적 상황

정적 상황에서, 힘의 요약과 토크의 요약은 불균형 힘이나 토크가 움직이지 않기 때문에 0과 같습니다. 주어진 하중에 대한 설계가 안정적인지 확인하거나 선형 액추에이터가 주어진 하중을 유지하도록하는 경우 위의 기술을 사용하여 모든 힘과 토크의 균형을 유지할 수 있습니다. 정적 상황을 확인할 때 동적 힘 사양 대신 선형 액추에이터에 정적 힘 사양을 사용합니다.

선형 액추에이터가 얼마나 강한지를 결정하는 방법을 알았으므로 귀하의 요구에 맞는 적절한 것을 찾을 수 있습니다. 선택 Firgelli 자동화.