[Phần 2] Tính Toán Momen Xoắn Tốc Độ Xilanh Điện

Hôm nay B2bmart tiếp tục giới thiệu đến các bạn đọc về tính toán momen xoắn và tốc độ xilanh điện (phần 2)

Tính toán mô-men xoắn và tốc độ

Kiểm tra tốc độ tới hạn

Khi chiều dài của vít Bước vít  tăng lên, các hạn chế về cơ học khiến nó không thể đạt được tốc độ của vít ngắn hơn. Dao động điều hòa ở tốc độ quay nhất định thể hiện rõ ràng trong tất cả các hệ thống truyền động bằng trục vít. Hoạt động ở hoặc cao hơn “tốc độ tới hạn” này sẽ làm cho vít bị ” lắc”, do đó sẽ làm hỏng vít. Các biểu đồ sau đây cho thấy những hạn chế về tốc độ của Xi lanh điện dòng ET do chiều dài.

Sử dụng Biểu đồ tốc độ quan trọng để xác định bước vít nào sẽ phù hợp với yêu cầu vận tốc đối với kích thước bộ truyền động đã chọn. Nó có thể cần thiết để tăng kích thước bộ truyền động để đáp ứng tốc độ tới hạn. Hãy nhớ rằng Bước vít sẽ ảnh hưởng đến các yêu cầu về mô-men xoắn, quán tính và tốc độ cho động cơ.

• Tốc độ tới hạn (in / giây) so với Stroke (in)
• Tốc độ tới hạn (mm / giây) so với hành trình (mm)

Xác định yêu cầu về momen động cơ

Mô-men xoắn cực đại

 

Trong đó:

• T = Mômen đầu vào yêu cầu, Nm (in-lb)
• Bước vít  = Bước vít xoắn (in / Rev) – xem bảng
• Lực đẩy = Giá trị lực đẩy được tính bằng N (lbf)= Fa + Fg + Ff
• Fa (lực đẩy gia tốc)= Tải trọng / (9800mm / giây) × Vận tốc / thời gian tăng tốc
• Fg (lực hấp dẫn) = Tải trọng × sinα
• Ff (lực ma sát) = µs (xem bảng) × Tải trọng × cosα
• ηb = Hiệu suất đai thời gian: cho các phiên bản điều khiển song song (thường là 0,9 hoặc 90%) cho các phiên bản nội tuyến sử dụng 1.0
•   ηs = Hiệu suất trục vít
• Ratio = Tỷ số truyền động (nếu đai thời gian không phải là 1: 1 hoặc sử dụng bộ giảm tốc khác) 

Bảng hệ số ma sát

Mô-men xoắn liên tục (chỉ dành cho hệ thống Servo)

Với động cơ servo, điều quan trọng là phải hiểu mối quan hệ giữa mô-men xoắn cực đại và mômen quay liên tục. Mô-men xoắn liên tục hoặc rms đề cập đến mô-men xoắn của hệ thống động cơ servo có thể sản xuất liên tục hoặc ở chu kỳ nhiệm vụ 100%.

Mô-men xoắn cực đại đề cập đến mô-men xoắn được tạo ra trong số lượng thời gian không liên tục, thường ít hơn 5 giây. Điều này cho phép người dùng có kích thước tốt hơn động cơ servo được yêu cầu dựa trên nhu cầu của mô-men xoắn thực tế cho ứng dụng.

Các mô-men xoắn cực đại được tính toán trong phần trước sẽ đại diện cho yêu cầu mô-men xoắn cực đại. Để xác định yêu cầu mô-men xoắn liên tục, trước tiên hãy thiết lập một trình tự sử dụng qua một chu kỳ nhiệm vụ nhất định.

Cần phải tính toán momen xoắn cần thiết ở các trường hợp lực đẩy khác nhau. Có ba các loại mô-men xoắn chung, và chúng tương ứng với lực đẩy được tính trước đó:

• Mô-men xoắn gia tốc: Mô-men xoắn khi tạo ra lực đẩy tổng Ft (Đây thường là mô-men xoắn cực đại cần thiết.)
• Mô-men xoắn tốc độ không đổi: Mô-men xoắn khi tạo ra ma sát và lực đẩy trọng lực (Ff + Fg)
• Mô men xoắn tĩnh: Mô men xoắn khi giữ tải trọng tĩnh (thường là lực đẩy trọng lực Fg) 

Tính toán mômen xoắn (rms) liên tục

Trms = [Σ Ti2ti  / Σ ti]

Trong đó:

• Ti = Mô men xoắn yêu cầu trong khoảng thời gian ti (Nm, in-lb)
• ti = Khoảng thời gian i (giây)
• Ví dụ: Đối với một mặt cắt hình thang điển hình, hãy
• T1 = mômen tăng tốc = 1000 Nm
• t1 = 1 giây
• T2 = momen xoắn ở tốc độ không đổi (ma sát) = 25 Nm
• t2 = 1 giây
• T3 = momen giảm tốc = 1000-25 = 975 Nm
• t3 = 1 giây
• T4 = momen xoắn lúc nghỉ = 0 Nm (hướng ngang)
• t4 = 10 giây 

Điều kiện sử dụng

• Bước vít  = Bước vít  vít (in / Rev)  
• VL = Vận tốc tuyến tính tối đa tính bằng m / s (tính bằng / giây)
• Ratio = Tỷ lệ giảm tốc, nếu có (tức là 2: 1, Ratio = 2)
• Tốc độ = Tốc độ động cơ yêu cầu tính bằng vòng / giây

Điều này sẽ đại diện cho một chu kỳ nhiệm vụ duy nhất.

Để tính Trms

Trms = [((1000 Nm) 2x 1 giây) + ((25 Nm) 2x 1 giây) + ((975 Nm) 2x 1 giây) + (0 Nm) 2×10 giây)] /[1 + 1 + 1 + 10 giây]

=> Trms = 387,42 Nm

Khi xem đường cong tốc độ-mô-men xoắn của động cơ servo, hãy để Trms biểu thị giá trị mô-men xoắn liên tục tối đa, trong khi Tmax có thể biểu diễn giá trị momen cực đại. Động cơ bước chạy liên tục với mô-men xoắn cực đại và do đó chỉ yêu cầu mức tối đa giá trị mô-men xoắn để định kích cỡ và lựa chọn

Mô-men xoắn bất thường Breakaway Torque khi vít được lắp sẵn được quay thêm hoặc bị nới lỏng

Các biểu đồ sau đây đại diện cho các mômen phá hủy cho từng kích thước cấu hình bộ truyền động và lựa chọn vít. Thông tin này cần được xem xét khi lựa chọn một động cơ thích hợp để dẫn động cơ cấu chấp hành và tải. Mômen ly khai sẽ tính thành mômen cực đại ban đầu cần thiết để gia tốc khối lượng từ trạng thái nghỉ.

Trước khi mỗi bộ truyền động rời khỏi Tự động hóa Bộ phận truyền động, nó được thử nghiệm cho các mômen ly khai và chạy. Báo cáo đã tạo được gửi cùng với việc bảo trì hướng dẫn sử dụng và các thủ tục giấy tờ khác đi kèm với thiết bị truyền động. Điều này cho phép khách hàng xem các chi tiết cụ thể của tùy chỉnh thiết bị truyền động 

Tính độ phân giải tuyến tính nhỏ nhất

Đầu tiên, hãy tìm số bước cần thiết để tạo ra mô-men xoắn ly khai.

  X =Tbsin (Mres / Dres) × Ts

Trong đó:

• X = Các bước cần thiết để tạo ra mô-men xoắn ly khai
• Tb = Mô men bất thường
• Ts = Mô-men xoắn tĩnh của động cơ
• Mres = Độ phân giải động cơ theo độ điện trên mỗi vòng quay
• (18.000 độ điện / vòng quay)
• Dres = Độ phân giải của ổ theo bước trên mỗi vòng quay

Sau đó tính toán độ phân giải: 

Độ phân giải = (độ phân giải trục vít / ổ đĩa) × X

Xác định tốc độ tối đa cần thiết

Tốc độ = VL × Tỷ lệ/ chì

 Trong đó:

• Bước vít = Bước vít  (in / Rev) – xem bảng nhà sản xuất
• VL = Vận tốc tuyến tính tối đa tính bằng m / s (tính bằng / giây)
• Ratio = Tỷ lệ giảm, nếu có (tức là 2: 1, Ratio = 2)
• Tốc độ = Tốc độ động cơ yêu cầu tính bằng vòng / giây.

Trên đây là cách tính toán momen xoán tốc độ xilanh điện mà B2bmart.vn tổng hợp. Hy vọng những chia sẻ trên sẽ thật hữu ích với các anh em trong nghề.