Transmisijas mehānismi ir galvenās sastāvdaļas mehāniskajās iekārtās, kas pārraida jaudu, lai panāktu mehānisku kustību. Projektējot transmisijas mehānismu, slodzes inerces aprēķinam ir izšķiroša nozīme, jo tas tieši ietekmē transmisijas mehānisma stabilitāti un uzticamību. Tālāk ir norādītas aprēķina metodes un slodzes inerces piemēri parastajiem transmisijas mehānismiem:
I. Kopējo transmisijas mehānismu slodzes inerces aprēķināšanas metodes
1. Lodveida skrūvju piedziņas mehānisms
Lodveida skrūvju piedziņas mehānismi tiek plaši izmantoti precīzās pozicionēšanas sistēmās. Aprēķinot to slodzes inerci, jāņem vērā tādi faktori kā slodzes masa, skrūves vads, skrūves diametrs un berzes koeficients.
Pieņemsim, ka slodzes masa ir m, skrūves izvads ir Pb, skrūves diametrs ir Db un slodzes kustības ātrums ir V. Slodzes inerci, kas pārrēķināta uz motora vārpstu, var aprēķināt pēc šādas formulas:
Slodzes inerce =4 × π2 × motora ātrums 2 m × Pb2
Motora apgriezienu skaits ir jāpārveido atbilstoši slodzes kustības ātrumam un skrūves vadam. Turklāt jāņem vērā arī pašas skrūves inerce un berzes zuduma ietekme uz sistēmas inerci.
2. Sadales skriemeļa piedziņas mehānisms
Laika skriemeļu piedziņas mehānismi tiek plaši izmantoti automatizācijas iekārtās, pateicoties to priekšrocībām: vienmērīga transmisija, zems trokšņa līmenis un augsta pozicionēšanas precizitāte. To slodzes inerces aprēķinā ir iekļauta laika skriemeļu inerce un slodzes inerce.
Pieņemsim, ka laika skriemeļa diametrs ir D un slodzes masa ir M. Laika skriemeļa inerci var aprēķināt pēc šādas formulas:
Laika skriemeļa inerce=21×M×D2
Slodzes inerci aprēķina atbilstoši slodzes masai un formai, ko pēc tam pievieno laika skriemeļa inercei, lai iegūtukopējā slodzes inerce.
3. Pārnesuma piedziņas mehānisms
Pārnesumu piedziņas mehānismiem ir precīza pārnesumkārba, augsta efektivitāte un kompakta struktūra. Aprēķinot to slodzes inerci, jāņem vērā zobrata rumbas inerce, zobrata vārpstas inerce un dinamiskie efekti zobratu savienošanas laikā.
Pieņemsim, ka zobrata rumbas masa ir m1 ar rādiusu r1, un zobrata vārpstas masa ir m2 ar rādiusu r2. Zobrata rumbas inerce ir I1=m1×r12, un zobrata vārpstas inerce ir I2=m2×r22. Slodzes inerci aprēķina atbilstoši slodzes masai un formai, ko pēc tam pievieno zobrata rumbas un zobrata vārpstas inercei, lai iegūtukopējā slodzes inerce.
Turklāt jāņem vērā arī tādu faktoru kā berzes zudums, zobratu atstarpe un elastīgā deformācija zobratu savienošanas laikā uz sistēmas inerci.
4. Siksnas piedziņas mehānisms
Siksnas piedziņas mehānismiem ir gludas transmisijas priekšrocības, vienkārša struktūra un ērta apkope. To slodzes inerces aprēķinā ietilpst siksnas skriemeļu inerce un siksnas inerce.
Siksnas skriemeļu inerces aprēķina metode ir līdzīga zobsiksnas skriemeļu inercei, savukārt siksnas inerce jāaprēķina, pamatojoties uz tādiem faktoriem kā siksnas materiāla parametri, darba apstākļi un garums. Parasti siksnas inerce ir salīdzinoši neliela, taču tās ietekmi nevar ignorēt ātrgaitas transmisijas sistēmās.
5. Ķēdes piedziņas mehānisms
Ķēdes piedziņas mehānismiem ir raksturīga augsta transmisijas efektivitāte, spēcīga{0}}slodzes nestspēja un spēja pielāgoties skarbajiem apstākļiem. To slodzes inerces aprēķinā ietilpst ķēdes ratu inerce un ķēdes inerce.
Ķēdes ratu inerces aprēķina metode ir līdzīga zobratu rumbu inercei, savukārt ķēdes inerce ir jāaprēķina, pamatojoties uz tādiem faktoriem kā ķēdes materiāla parametri, darba apstākļi un garums. Salīdzinot ar siksnas piedziņu, ķēdes piedziņai parasti ir lielāka inerce, tāpēc tās ietekme uz sistēmas dinamisko veiktspēju ir pilnībā jāņem vērā projektēšanā.
II. Gadījuma analīze
Kā piemēru ņemot lodveida skrūves mehānismu servopiedziņas sistēmā, slodzes inerces aprēķins un motora izvēle tiek veikta šādi:
1. Zināmie apstākļi
- Kravas masa m=200 kg, skrūves vads Pb=20 mm, skrūves diametrs Db=50 mm, skrūves masa mb=40 kg
- Berzes koeficients μ=0.002, mehāniskā efektivitāte η=0.9
- Kravas kustības ātrums V=30 m/min, kopējais pārvietošanās laiks t=1.4 s
- Paātrinājuma/palēninājuma laiks t1=t3=0.2 s, aiztures laiks t4=0.3 s
2. Aprēķinu process
- Vispirms aprēķiniet slodzes inerci, kas pārveidota par motora vārpstu, ieskaitot lielas slodzes rotācijas inerci, kas pārveidota par motora vārpstu, un skrūves rotācijas inerci, pēc tam iegūstietkopējā slodzes inerce.
- Pēc tam aprēķiniet motora apgriezienu skaitu un griezes momentu, kas nepieciešams, lai motors vadītu slodzi, ieskaitot griezes momentu, kas nepieciešams, lai pārvarētu berzi, un griezes momentu, kas nepieciešams lielas slodzes un skrūves paātrināšanai, un visbeidzot iegūstietmaksimālais nepieciešamais griezes moments.
3. Motora izvēle
Pamatojoties uz aprēķinu rezultātiem,TECO JSDEP-20A sērijas servomotorsir izvēlēts, kam ir šādas specifikācijas, kas atbilst projektēšanas prasībām:
Nominālais ātrums: 3000 RPM (regulējams līdz 2500 RPM darbam)
Nominālais griezes moments: 12 N·m (atbilst slodzes griezes momenta prasībām)
Rotora inerce:
(tuvu vajadzīgajai vērtībai
, pielāgojams kļūdu diapazonā)
Slodzes inerces attiecība: 145/29≈5:1 (atbilst projektēšanas kritērijiem)
III. Secinājumi
- Transmisijas mehānismu projektēšanā precīzi jāaprēķina slodzes inerce, lai nodrošinātu transmisijas mehānisma stabilitāti un uzticamību.
- Aprēķinot slodzes inerci, jāņem vērā dažādi faktori, tostarp ģeometriskie parametri, materiāla parametri un darba apstākļi.
- Lai izvēlētos piemērotāko motoru, rūpīgi jāapsver tādi faktori kā slodzes inerce, motora ātrums un nepieciešamais griezes moments.
Rezumējot, slodzes inerces aprēķinu metodēm un gadījumu analīzei parastajiem transmisijas mehānismiem ir liela nozīme transmisijas mehānismu projektēšanā un motora izvēlē. Precīzs aprēķins un racionāla izvēle var nodrošināt transmisijas mehānismu stabilitāti un uzticamību un uzlabot mehānisko iekārtu darbību.