Doğrusal Aktüatöre Ne Kadar Güçlü İhtiyacım Var?

Ne Arıyorum?

Bir gücü doğrusal aktüatör sağlayabileceği kuvvet miktarıdır. Genellikle metrik birimler için Newton (N) ve emperyal birimler için pound (lbs) cinsinden görülür. Doğrusal aktüatör üreticilerinin sağlayacağı iki tür kuvvet özelliği vardır: Dinamik ve Statik.

Dinamik Kuvvet (veya dinamik yük), aktüatörün bir nesneyi hareket ettirmek için uygulayabileceği maksimum kuvvettir.

Statik kuvvet (veya statik yük), aktüatörün hareket etmediğinde tutabileceği maksimum ağırlıktır.

Bu kuvvet özellikleri, genellikle projeniz için hangi lineer aktüatöre ihtiyacınız olduğunu belirlemede anahtar faktörlerdir. Doğrusal bir aktüatör seçerken başka hangi faktörleri göz önünde bulundurmak isteyebileceğinizi bilmiyorsanız, bununla ilgili gönderimize göz atın İşte.  

Bir nesneyi doğrusal bir aktüatör ile hareket ettirmeye çalışırken, doğrusal aktüatörünüzün sahip olabileceği minimum dinamik kuvvetin ne olduğunu belirlemeniz gerekecektir. Bu kuvvet, hareket ettirmeye çalıştığınız ağırlık miktarından daha fazlasına değil, aynı zamanda ilgili aktüatör sayısına ve tasarımınızın fiziksel geometrisine de bağlı olacaktır. Herhangi bir uygulamada tam kuvvet gerekliliğini belirlemek için Newton'un birinci hareket yasasını uygulamanız gerekir. Bu yasa, hareketsiz bir nesnenin, bir dengesizlik kuvveti tarafından harekete geçmediği sürece hareketsiz kalma eğiliminde olduğunu belirtir. Bizim için bu, doğrusal aktüatörümüzden gelen kuvvetin, istenen hareket yönümüze karşı etki eden tüm kuvvetlerin toplamından daha büyük olması gerektiği anlamına gelir. Bu kılavuz, bazı temel örnekler kullanarak ilgili kuvvetleri nasıl hesaplayacağınız konusunda size yol gösterecektir.

Hızlı Kenara: Serbest cisim diyagramları, kendisine uygulanan kuvvetleri görselleştirmek için kullanılan nesnelerin basitleştirilmiş diyagramlarıdır. Bu diyagramları kullanmak, ilgili tüm kuvvetleri ve yönelimlerini görselleştirmek için iyi bir uygulamadır.

Tek Boyutlu Hareket

1D Serbest Vücut Şeması Hareket sağlamak için doğrusal bir aktüatör kullanmanın en basit durumu, bir nesneyi bir eksen boyunca hareket ettirmek için bir aktüatör kullanmaktır. Bu paragrafın yanındaki serbest cisim diyagramında gösterildiği gibi, doğrusal aktüatör tarafından uygulanan kuvvet F olarak etiketlenir ve nesnenin ağırlığı W olarak etiketlenir. Doğrusal aktüatör için gereken dinamik kuvveti belirlemek için, basitçe toplamı sıfırdan büyük olması gereken pozitif yöndeki kuvvetlerin toplamından negatif yönlerdeki kuvvetlerin% 'si \ n. Bu örnek için, F - W> 0 olur. Sonra F için çözmeniz gerekir, bu da F> W olur.  Bu, doğrusal aktüatörden gelen dinamik kuvvet gereksiniminin nesnenin ağırlığından daha büyük olması gerektiği anlamına gelir.     

Serbest gövdede olduğu gibi birden fazla lineer aktüatör kullandığınız bir durumda2 Aktüatör ÖrneğiBurada gösterilen şema, yukarıdaki ile aynı süreci takip edersiniz. Bu örnek için, kuvvetlerin toplamı F + F - W> 0 veya 2 * F - W> 0 olur. O zaman F için çözme F> ½ * W olur. Bu, bir aktüatör tarafından uygulanan kuvvetin nesnenin ağırlığından daha az olabileceği, ancak her ikisinden gelen toplam kuvvetin daha büyük olması gerektiği anlamına gelir.

 

 

 

Sürtünme

Yukarıdaki durumlar, uygulamanızda böyle olabilen veya olmayabilen kuvvet dengesi hesaplamalarında sürtünmeyi göz ardı etmiştir. Sürtünme kuvveti (f) miktarı, sürtünme katsayısı (u) çarpı normal kuvvetin (N) katına eşittir. Sürtünme katsayısı tipik olarak 0 ile 1 arasındadır (1'den büyük olabilir) ve hangi malzemelerin birbirlerinden geçtiğine ve ayrıca yağlama kullanılıp kullanılmadığına bağlı olacaktır.
Sürtünme katsayısı, bir nesne hareket halindeyken de değişir ve genellikle statik ve dinamik değerler olarak verilir. Statik değer her zaman dinamik değerden daha büyük olacaktır (Newton'un birinci yasasına bağlı olarak) ve bir nesneyi hareket ettirmeye çalışırken, sürtünme katsayısının statik değerini kullanmak isteyeceksiniz. Normal kuvvet, bir nesneyi başka bir nesne veya yüzey üzerinde desteklemek için kullanılan sonuç kuvvettir. Örneğin, evinizde bir yerde duruyorsanız, zemininiz, üzerinize ağırlığınız kadar yukarı doğru bir kuvvet uygulayarak sizi destekleyecektir, bu normal bir kuvvettir. Normal kuvvet her zaman sürtünme kuvvetine dik olarak hareket edecek ve sürtünme kuvveti her zaman istediğiniz hareket yönüne karşı hareket edecektir.

Yukarıdaki durumlarda olduğu gibi, hareket ettirdiğiniz nesnenin yüzey boyunca kaymadığı durumlarda sürtünme göz ardı edilebilir. Teknik olarak, nesnenizi destekleyen bileşenler, doğrusal hareket olsunlar, sürgülü raylar veya doğrusal aktüatörün kendisi, hareket etmeye başlamak için üstesinden gelmeniz gereken bir miktar iç sürtünmeye sahip olacaktır, ancak bu nispeten küçük olacaktır.

Bir Çekmecenin Serbest Vücut Şeması

Bir nesneyi bir yüzey boyunca hareket ettiriyorsanız, kuvvet hesaplamalarınızda sürtünmenin dikkate alınması gerekecektir. Yukarıdaki serbest gövde diyagramı, doğrusal bir aktüatör tarafından itilen bir çekmecenin bir örneğini göstermektedir. Her biri çekmece kızağı dikey bir yükü (W) destekledikleri için kayda değer miktarda sürtünmeye sahip olacaktır. İki çekmece kızağı olduğundan, çekmece kızaklarından birinin uyguladığı normal kuvvet (N) yükün yarısına (W) eşit olacaktır. Bu örnekte kuvvetlerin toplanması ve F için çözülmesi şu sonuçlarla sonuçlanacaktır:

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

Bu nedenle, doğrusal aktüatörden ihtiyaç duyduğunuz kuvvetin toplam sürtünme kuvvetinden daha büyük olması gerekir. Bu durumlarda zor olan kısım, sürtünme katsayısını belirlemektir. Uygulamanızda tam sürtünme katsayısını belirleyebiliyorsanız, minimum dinamik kuvvetinizi çözmek için yukarıdaki formülü kullanabilirsiniz. Sürtünme katsayısını belirleyemiyorsanız, bunun 1'e eşit olduğunu varsayabilirsiniz. Bu muhtemelen gerçek sürtünme katsayısından daha büyük olacaktır, bu nedenle doğrusal aktüatörünüzden ihtiyaç duyduğunuz kuvvet miktarını belirlemek için kullanmak güvenli bir varsayımdır. .

İki Boyutlu Hareket

Şimdiye kadar, bir nesneyi bir eksen boyunca hareket ettirmeye baktık, ancak iki eksenli veya bir açıda hareket gerektirebilir. Bu durumlarda, gereken dinamik kuvveti belirlemek için kuvvet toplamayı kullanmaya devam edebilirsiniz, ancak birden fazla ekseni dikkate almamız ve bazı trigonometrilerden yararlanmamız gerekecektir. Aşağıdaki örnekte bir nesneyi bir rampa yukarı itmek için, hareketin yönü bir açıdadır (teta). Hesaplamalarımızı basitleştirmek için, gösterildiği gibi, bir eksenin hareket yönüne paralel ve diğer eksenin dikey olmasını seçebilirsiniz.

Rampa Örneği İçin Serbest Vücut Şeması

Artık eksenler kaydırıldığına göre, nesnenin ağırlığını trigonometri ve rampanın eğimini (teta) kullanarak iki kuvvet bileşenine bölmeniz gerekecek. Bu kuvvetlerden biri hareket yönümüzün tersine hareket edecek ve biri rampa yüzeyine dik hareket edecektir. Sürtünme kuvvetini belirlemek için kullanılan normal kuvvet, nesnenin ağırlığının dik bileşenine eşit olacaktır. F'yi belirlemek için kuvvetlerin toplamını çözmek şunlarla sonuçlanacaktır:

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

Dönme Hareketi

Doğrusal aktüatörler doğrusal hareket sağlarken, kapak veya ambar açma gibi uygulamalarda dönüş sağlamak için de kullanılabilirler. Dönme sağlamak için gereken dinamik kuvvetin dengesiz bir kuvvet yerine dengesiz bir torkla sonuçlanması gerekecektir. Tork, dönmeye neden olan bir dönme kuvvetidir ve uygulanan kuvvet ile dönme noktasına dik mesafenin çarpımına eşittir. Dolayısıyla, dönüşe neden olmak için, doğrusal bir aktüatör, istenen dönüş yönüne karşı çalışan tüm torkların toplamından daha büyük bir tork sağlamalıdır.

Hatch Örneğinin Serbest Vücut Şemaları

Doğrusal aktüatörünüzün uyguladığı tork miktarı iki faktöre bağlı olacaktır, uygulanan kuvvet ve dönme noktasından uzaklık. Yukarıdaki örneklerde, torkların toplamı aynı görünmektedir:

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

Dönme noktasından doğrusal aktüatörden gelen kuvvete olan mesafe y'dir ve dönme noktasından ambarın ağırlık merkezine olan mesafesi x'tir. Tarama bir (alfa) açısında olduğundan, her bir kuvvete dikey mesafeyi, açının kosinüsü ile mesafenin çarpımı ile belirleyebiliriz. Doğrusal aktüatör F'nin dinamik kuvvetini çözmek şu sonuçları verir:

F> (W * x) / y

Soldaki durumda, doğrusal aktüatörün dinamik kuvveti F, kapağın ağırlığından W daha az veya ona eşit olabilir, çünkü dönme noktasından (y> x) daha uzakta hareket eder. Sağdaki durumda iken, F'nin W'den daha büyük olması gerekir çünkü F dönme noktasına (y

Açılı Aktüatörlü Kapak

Bazı uygulamalarda, doğrusal aktüatör tarafından uygulanan kuvvetin yukarıdaki görüntüdeki gibi bir açıda olması gerekecektir. Doğrusal aktüatör tarafından uygulanan kuvvetin dikey ve yatay bileşenlere ayrılması gerekeceğinden, bu hesaplamaları biraz daha karmaşık hale getirir. Yukarıdaki resim için serbest cisim diyagramı aşağıda gösterilmiştir:

Açılı Kuvvet Uygulanan Kapak

Bu örnek için torkların toplamı şöyledir:

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

Doğrusal aktüatörden (F) gelen kuvvet bir açıda (beta) uygulandığından, gösterildiği gibi dikey bileşen (F * sin (beta)) ve yatay bileşen (F * cos (beta)) olarak bölünmesi gerekir. yukarıdaki rampa örneğinde. Kuvvetin dikey bileşeni, kuvvet ve menteşe arasında yatay bir mesafe olduğu için menteşe etrafında bir torka neden olur; benzer şekilde, kuvvet ile menteşe arasında dikey bir mesafe olduğundan, kuvvetin yatay bileşeni de menteşe etrafında bir torka neden olur. Bu mesafeleri, önceki tarama örneğinde gösterildiği gibi, kapak uzunluğuna (L) ve kapak açısına (alfa) göre belirleyebilirsiniz. Gereken dinamik kuvveti belirlemek için, F için yukarıdaki denklemi çözmeniz gerekir. Maalesef, doğrusal aktüatörden (F) gelen kuvvet, kapak açısına (alfa) bağlı bir fonksiyon olacaktır. Kapağı açtığınızda bu açı değişeceğinden, doğrusal aktüatörden gereken minimum kuvvet de değişecektir. Bu, dinamik kuvvet spesifikasyonunuz için kullanmanız gereken en yüksek minimum kuvveti bulmak için yukarıdaki denklemi çeşitli açılardan çözmeniz gerektiği anlamına gelir. Ambar açılırken kuvvetin uygulandığı açı (beta) da değişirse, bu daha da zor olabilir, bu da kapak açısının (alfa) bir fonksiyonu olacağı anlamına gelir. Matematiğinizi iyi biliyorsanız, ihtiyacınız olan tam dinamik kuvvet gereksinimini lineer aktüatörünüzden belirleyebilirsiniz. Ancak değilse, kullanışlı Doğrusal Aktüatör Hesaplayıcı, sadece bu zor durumlar için tasarlanmıştır.

Statik Durumlar

Statik bir durumda, harekete neden olan dengesiz kuvvet veya tork olmadığından kuvvetlerin toplamı ve torkların toplamı sıfıra eşit olacaktır. Tasarımınızın belirli bir yük için kararlı olmasını sağlamak veya doğrusal aktüatörünüzün belirli bir yükü tutmasını sağlamak istiyorsanız, tüm kuvvetlerin ve torkların dengeli olmasını sağlamak için yukarıdaki teknikleri kullanmaya devam edebilirsiniz. Statik durumları kontrol ederken, dinamik kuvvet özelliği yerine doğrusal aktüatörünüz için statik kuvvet özelliğini kullanacaksınız.

Artık lineer aktüatörünüzün ne kadar güçlü olması gerektiğini nasıl belirleyeceğinizi bildiğinize göre, ihtiyaçlarınız için doğru olanı şurada bulabilirsiniz: Firgelli Otomasyonlarında seçim.

Tags:

Share this article

Öne Çıkan Koleksiyonlar

Doğru Aktüatörü Bulmak İçin Yardıma mı İhtiyacınız Var?

Ürünlerimizi hassas bir şekilde tasarlıyor ve üretiyoruz, böylece doğrudan üreticilerin fiyatını alıyorsunuz. Aynı gün kargo ve bilgili müşteri desteği sunuyoruz. Uygulamanız için doğru aktüatörü seçme konusunda yardım almak için Aktüatör Hesaplayıcımızı kullanmayı deneyin.