توقيت الحزام الخطي وحدة فحوى حساب

حزام التوقيتالوحدة الخطيةلا يتم تحديد الدفع من خلال عزم دوران المحرك وحده. يساهم المحرك ونصف قطر البكرة وكفاءة الحزام والكتلة المتحركة والتسارع ومقاومة التوجيه وقوة العملية الخارجية في القوة النهائية المتوفرة في العربة.

صحيححساب دفع الوحدة الخطية لحزام التوقيتلذلك، له وجهان: أولاً حساب مقدار القوة الخطية التي يتطلبها التطبيق، ثم حساب مقدار الدفع الفعال الذي يمكن أن يوفره محرك الأقراص فعليًا. يجب أيضًا أن يتحمل الحزام والبكرة والعمود والمحامل ونظام التوجيه المحدد تلك القوة.

يشرح هذا الدليل الحساب الكامل من قوة الحمل إلى عزم دوران البكرة، بما في ذلك المحاور الأفقية والرأسية، وقوة التسارع، وكفاءة النقل، والدفع الفعال والهامش الهندسي.

ماذا يعني "الدفع" في الوحدة الخطية لحزام التوقيت؟

الدفع هو القوة الدافعة الخطية المتاحة للعربة في اتجاه السفر.

وهو يختلف عن سعة الحمولة.

مهم:يمكن للوحدة أن تدعم حمولة ثقيلة ولكن لا يزال لديها قوة دفع محدودة إذا كان عزم دوران المحرك أو هندسة البكرة صغيرًا. يجب فحص الحمولة والدفع بشكل منفصل.

الخطوة 1: حساب القوة الخطية المطلوبة

بالنسبة للمحور الأفقي المبسط، يمكن كتابة القوة المطلوبة على النحو التالي:

ف_مطلوب= م × أ + ف_مقاومة+ ف_عملية

أين:

• م= إجمالي الكتلة المتحركة بالكيلو جرام
• أ= التسارع الخطي المطلوب بالمتر/الثانية²
• ف_مقاومة= الدليل والختم والكابل ومقاومة الحركة الأخرى في N
• ف_عملية= قوة العملية الخارجية في N

ما الذي ينتمي إلى الكتلة المتحركة؟

قم بتضمين كل ما يتحرك مع العربة:

• الشغل
• تركيبات
• القابض أو الأداة
• المحاور الخطية العليا
• محرك متحرك حيثما ينطبق ذلك
• حامل الكابلات وخدمات النقل حيثما كان ذلك مناسبًا

إن استخدام وزن المنتج فقط يمكن أن يقلل بشكل كبير من قوة التسارع في نظام متعدد المحاور.

قوة التسارع: F = م × أ

القوة الديناميكية الأساسية اللازمة لتسريع كتلة متحركة هي:

ف_{لجنة التنسيق الإدارية}= م × أ

مجموعة متحركة كتلتها 20 كجم تسارعت بمقدار 3 م/ث²يتطلب:

ف_{لجنة التنسيق الإدارية}= 20 × 3 = 60 ن

هذا هو فقط عنصر التسارع. لا تزال هناك حاجة إلى إضافة مقاومة التوجيه وقوة سلسلة السحب والأختام وقوة المعالجة.

لماذا يهم التسارع كثيرا؟

يمكن أن تحمل وحدتان نفس الحمولة لكنهما يتطلبان قوة دفع مختلفة تمامًا إذا وصلت إحداهما إلى السرعة بشكل أسرع.

غالبًا ما تتمتع أنظمة الالتقاط والوضع ذات الدورة العالية بحمولة متواضعة ولكن بتسارع عالٍ، لذا يمكن أن يكون الدفع الديناميكي أكثر أهمية من الحمل الثابت.

الخطوة 2: إضافة المقاومة وقوة العملية الخارجية

الوحدة الحقيقية ليست خالية من الاحتكاك.

المقاومة المحتملة تشمل:

• مقاومة التدحرج بالدليل الخطي
• ختم أو سحب ممسحة
• مقاومة حامل الكابل
• منفاخ أو مقاومة شريط الغطاء
• السحب المتعلق باختلال المحاذاة

قد تأتي قوة العملية الخارجية من:

• الضغط
• لقط
• دفع المنتجات
• الاستغناء عن قوة الاتصال
• قوة رد فعل الأداة

وينبغي إضافة هذه القوى مرة واحدة فقط. تجنب حساب نفس المقاومة في نموذج القوة ومرة ​​أخرى كخسارة في الكفاءة.

الخطوة 3: يجب أن تشمل المحاور الرأسية الجاذبية

بالنسبة لوحدة حزام التوقيت العمودي، تخلق الجاذبية حملًا مستمرًا.

أثناء التسارع التصاعدي:

ف_أعلى= م(ز + أ) + و_مقاومة+ ف_عملية

أينزما يقرب من 9.81 م / ث².

أثناء الحركة الهبوطية، تساعد الجاذبية الحركة، لذلك يمكن أن يكون عزم دوران المحرك أقل أو يمكن أن ينعكس إلى الكبح/التجديد اعتمادًا على جزء الحركة.

تحذير المحور العمودي:حساب الدفع لا يحل محل تحليل الفرامل والسلامة. إذا كان فقدان الطاقة قد يسمح بهبوط خطير، فيجب اتباع استراتيجية مناسبة للإمساك والسلامة.

الخطوة 4: تحويل عزم دوران البكرة إلى دفع خطي

بالنسبة لبكرة حزام التوقيت، يرتبط عزم الدوران والقوة الخطية من خلال نصف قطر ميل البكرة.

العلاقة المثالية هي:

و = تي ÷ ص

أين:

• ف= القوة الخطية في N
• ت= عزم الدوران عند عمود البكرة بالنيوتن متر
• ص= نصف قطر ميل البكرة بالمتر

بما في ذلك كفاءة الإرسال:

ف_فعال= ت_بكرة× ن_حزام÷ ص

استخدم البكرةنصف قطر الملعبوليس فقط نصف القطر الخارجي.

صيغة مكافئة باستخدام قطر الملعب

إذا قطر الملعب بكرةدومن المعروف:

ف_فعال= 2T_بكرة× ن_حزام÷ د

لأن:

ص = د ÷ 2

غالبًا ما يكون هذا النموذج مناسبًا عندما يتم تحديد مواصفات البكرة بواسطة قطر الملعب.

كيف يغير نصف قطر البكرة الدفع

لنفس عزم دوران المحرك:

• تنتج البكرة الأصغر قوة دفع خطية أكبر.
• تنتج البكرة الأكبر قوة دفع خطية أقل.

لكن حجم البكرة يغير أيضًا سرعة المحرك وانحناء الحزام.

لا يمكن تقليل بكرة أصغر إلى أجل غير مسمى. يحتوي حزام التوقيت على الحد الأدنى لحجم البكرة وحدود تعشيق الأسنان التي يجب احترامها.

الخطوة 5: قم بتضمين تخفيض التروس في حالة استخدامه

إذا تم تركيب علبة تروس بين المحرك وبكرة حزام التوقيت، فإن عزم دوران البكرة يختلف عن عزم دوران المحرك.

باستخدام نسبة التخفيض:

i = سرعة المحرك ÷ سرعة البكرة

عزم الدوران التقريبي للبكرة هو:

ت_بكرة= ت_محرك× ط × ن_{والعتاد}

ويصبح الدفع الخطي الفعال كما يلي:

ف_فعال= ت_محرك× ط × ن_{والعتاد}× ن_حزام÷ ص

يزيد صندوق التروس من عزم دوران البكرة المتوفر ولكنه يتطلب أن يدور المحرك بشكل أسرع بنفس السرعة الخطية.

الخطوة 6: التمييز بين الدفع النظري والدفع الفعال

يفترض التوجه النظري انتقالًا مثاليًا. الأنظمة الحقيقية لها خسائر.

يمكن أن تنشأ الخسائر من:

• كفاءة علبة التروس
• خسائر الحزام والبكرة
• دليل المقاومة
• الأختام والأغطية
• اختلال
• سحب الكابل

هناك طريقتان صالحتان لنمذجة هذه التأثيرات:

1. قم بتطبيق كفاءة ناقل الحركة على عزم دوران المحرك المتوفر، ثم قارنه بالقوة الخارجية المطلوبة.
2. حساب متطلبات القوة الخارجية بما في ذلك المقاومة الميكانيكية المقاسة، مع تطبيق فقط خسائر الإرسال المتبقية كعوامل الكفاءة.

تجنب استخدام عقوبة كفاءة عامة كبيرة ثم إضافة نفس قوى الاحتكاك مرة أخرى.

مثال لحساب الدفع العملي

فكر في وحدة حزام التوقيت الأفقي مع:

• الكتلة المتحركة: 10 كجم
• التسارع: 3 م/ث²
• مقاومة الدليل والكابل: 8 ن
• لا توجد قوة عملية خارجية
• عزم المحرك عند سرعة التشغيل: 2.0 نيوتن متر
• محرك مباشر، لا يوجد علبة تروس
• نصف قطر ميل البكرة: 30 مم = 0.03 م
• كفاءة نقل الحزام المفترضة على سبيل المثال: 0.95

1. قوة التسارع المطلوبة

ف_{لجنة التنسيق الإدارية}= 10 × 3 = 30 ن

2. إجمالي القوة الخطية المطلوبة

ف_مطلوب= 30 + 8 = 38 ن

3. التوجه الفعال المتاح

ف_فعال= 2.0 × 0.95 ÷ 0.03 ≈ 63.3 ن

4. هامش القوة

هامش القوة = 63.3 - 38 = 25.3 ن

يبدو أن محرك الأقراص لديه قوة دفع كافية لنقطة التشغيل المبسطة هذه.

ولكن هذا ليس اختيارًا كاملاً للوحدة بعد.يجب أن يوفر المحرك 2.0 نيوتن متر بالسرعة المطلوبة، ويجب أن يتم تصنيف الحزام والأسنان والبكرة والعمود والمحامل ونظام التوجيه للحمل الناتج ودورة العمل.

يجب فحص عزم دوران المحرك عند سرعة التشغيل

يعتمد عزم الدوران المتاح للمحرك على السرعة.

لا تحسب الدفع الناتج عن عزم الدوران المتوقف أو عزم الدوران منخفض السرعة إذا كانت الوحدة ستعمل عند عدد دورات مرتفع في الدقيقة.

يفحص:

• منحنى سرعة عزم دوران المحرك
• ذروة عزم الدوران أثناء التسارع
• عزم الدوران المستمر أو RMS
• محرك التيار والجهد
• الحدود الحرارية

تعتبر محركات السائر حساسة بشكل خاص لأن عزم الدوران المتوفر يتناقص عادةً مع زيادة السرعة. تحتوي المحركات المؤازرة أيضًا على مناطق تشغيل مستمرة وذروية منفصلة.

تسارع التغييرات دفع الطلب طوال الدورة

الدفع المطلوب ليس ثابتًا أثناء الحركة النموذجية.

لذلك، يجب فحص المحرك والحزام وفقًا لملف وقت القوة الكامل، وليس قيمة متوسطة واحدة.

الدفع الفعال محدود بما هو أكثر من المحرك

تصبح أقل قوة مسموح بها بين مكونات محرك الأقراص هي الحد العملي للنظام.

تتضمن المكونات المقيدة المحتملة ما يلي:

• عزم دوران المحرك
• عزم علبة التروس
• قدرة الشد الحزام
• قص أسنان الحزام أو حد القفز
• قدرة أسنان البكرة
• قوة رمح البكرة
• المحامل
• مشبك الحزام أو مرفق النقل
• قدرة تحميل الدليل الخطي

قاعدة النظام:إن الدفع القابل للاستخدام للوحدة ليس هو أكبر رقم محسوب من عزم دوران المحرك. إنه الدفع المسموح به بعد فحص كل مكون في مسار القوة.

يجب فحص سعة أسنان الحزام

ينقل الحزام القوة من خلال الأسنان المشغولة.

الكثير من القوة يمكن أن يسبب:

• تشوه الأسنان
• تآكل الأسنان
• قفزة الأسنان
• تلف الأسنان المحلية

يعتمد حمل الأسنان المسموح به على:

• الملف الشخصي للأسنان
• الملعب الحزام
• عرض الحزام
• عدد أسنان البكرة
• عدد الأسنان المشغولة
• سرعة
• دورة العمل

استخدم تقييمات الشركة المصنعة للحزام المحدد بدلاً من قاعدة القوة العامة لكل عرض.

قدرة شد الحزام وقدرة الأسنان هي حدود مختلفة

يمكن أن يكون الحزام قويًا بما فيه الكفاية في حالة التوتر النقي ولكن لا يزال لديه سعة أسنان غير كافية عند البكرة.

على العكس من ذلك، قد يكون ربط الأسنان كافيًا عندما يكون عضو الشد مثقلًا بالشد بالإضافة إلى قوة العمل.

وينبغي التحقق من كلا الحدين.

يؤدي التوتر إلى تغيير حمل الحزام الداخلي

تتطلب أحزمة التوقيت شدًا للتثبيت للحفاظ على ثبات الأسنان.

يتم فرض قوة العمل على شد الحزام الموجود.

إذا كان التظاهر مرتفعًا جدًا:

• يزيد الحمل المحمل
• يزداد حمل شد الحزام
• تزداد مقاومة المحرك
• يمكن أن يتسارع تعب الحزام

إذا كان التظاهر منخفضًا جدًا:

• يمكن أن ينخفض ​​اتساق تحديد المواقع
• يمكن أن يزيد اهتزاز الحزام
• يصبح قفز الأسنان أكثر احتمالا في ظل التسارع العالي

ولذلك ينبغي تقييم قدرة الدفع مع شد الحزام الفعلي المحدد.

هل يزيد عرض الحزام من قدرة الدفع؟

بشكل عام، تؤدي زيادة عرض الحزام إلى زيادة القوة المنقولة المسموح بها نظرًا لتوفر المزيد من مواد الشد ومنطقة تلامس الأسنان.

ولكن لا ينبغي زيادة عرض الحزام دون التحقق من:

• عرض البكرة
• رمح وتحمل الحمل
• مساحة ملف تعريف الوحدة النمطية
• تنسيق
• عزم دوران المحرك

الحزام الأوسع لا يخلق المزيد من عزم دوران المحرك. إنه يزيد فقط من قدرة الحزام على نقل القوة إذا كان بإمكان بقية النظام توفيره.

كيف يؤثر حجم البكرة على القوة والسرعة معًا

يعد اختيار البكرة دائمًا بمثابة مقايضة بين القوة والسرعة وثني الحزام.

إن أفضل بكرة ليست ببساطة أصغر أو أكبر قطر متاح.

كيفية حساب التسارع الأقصى من الدفع المتاح

إذا كان الدفع الفعال معروفًا بالفعل، فيمكن تقدير قدرة التسارع للمحور الأفقي من خلال إعادة ترتيب معادلة القوة:

أ_الأعلى= (ف_فعال- ف_مقاومة- ف_عملية) ÷ م

يعد هذا مفيدًا للتحقق مما إذا كان المحرك المحدد والبكرة يمكنهما تحقيق وقت الدورة المستهدف.

يجب أن تحترم القيمة المحسوبة سعة الحزام وسرعة المحرك والصلابة الهيكلية وحدود التحكم.

كيفية تقدير الحد الأقصى للكتلة المتحركة من الدفع

بالنسبة للمحور الأفقي عند تسارع محدد:

م_الأعلى= (ف_فعال- ف_مقاومة- ف_عملية) ÷ أ

لا ينبغي الخلط بين هذا وبين سعة الحمولة الثابتة للوحدة.

قد يفرض نظام التوجيه حمولة أقل مسموحًا بها، خاصة عند وجود أحمال لحظية.

قدرة الدفع والحمولة غير قابلة للتبديل

قد يدرج كتالوج وحدة حزام التوقيت الحد الأقصى للحمل، لكن هذا الرقم لا يخبرك بالحد الأقصى للتسارع.

تتأثر سعة الحمولة بما يلي:

• حجم الدليل الخطي
• طول النقل
• تباعد الدليل
• اتجاه التركيب
• إزاحة مركز الثقل

يتأثر التوجه بشكل رئيسي بما يلي:

• عزم دوران المحرك
• نصف قطر البكرة
• نسبة التروس
• كفاءة الإرسال
• سعة الحزام والأسنان

ويجب استيفاء مجموعتي الحدود.

تحتاج المحاور طويلة الشوط إلى مزيد من الاهتمام لتوافق الحزام

السفر الطويل هو أحد نقاط القوة الرئيسيةوحدات حزام التوقيت، لكن طول الحزام النشط الأطول يزيد من الامتثال المرن.

تحت قوة الدفع العالية، يمكن للحزام أن يتمدد بشكل مرن ويغير موضع العربة.

قد يؤثر هذا على:

• تحديد المواقع الديناميكية
• وقت التسوية
• التكرار تحت الحمل المتغير
• ضبط المؤازرة

بالنسبة لأنظمة الدفع العالي طويلة الشوط، يجب تقييم صلابة الحزام واستراتيجية التغذية الراجعة بالإضافة إلى قدرة القوة.

مثال التوجه العمودي

لنفترض أن المحور الرأسي يرفع مجموعة متحركة كتلتها 6 كجم إلى الأعلى بسرعة 2 م/ث²بمقاومة تبلغ 5 نيوتن ولا توجد قوة عملية.

القوة الصاعدة المطلوبة هي:

ف_أعلى = 6 × (9.81 + 2) + 5

ف_أعلى≈ 75.9 ن

إذا كان الدفع الفعال للمحرك 70 نيوتن فقط، فإن المحور لا يتمتع بقدرة تسارع كافية للأعلى على الرغم من أن 70 نيوتن قد يبدو كبيرًا مقارنة بالحمولة الساكنة.

اختر هامشًا هندسيًا بعد الحساب

الآلات الحقيقية لديها شكوك:

• تغييرات الاحتكاك
• إضافات الأدوات المستقبلية
• اختلاف درجات الحرارة
• اختلاف شد الحزام
• التحمل الإنتاج
• سحب الكابل
• تباين قوة العملية

يجب إضافة هامش هندسي مناسب بعد اكتمال نموذج القوة.

لا تستخدم عامل أمان تعسفيًا كبيرًا لإخفاء المدخلات المفقودة. يعتمد الهامش المناسب على المحرك والحزام ودورة العمل ومخاطر الماكينة ومعايير اختيار الشركة المصنعة للمكونات.

الأخطاء الشائعة في حساب الدفع

استخدام وزن الحمولة كدفع أفقي

بالنسبة للمحور الأفقي، الوزن الكاململغيعمل عموديًا من خلال الدليل ولا يصبح عادةً القوة الدافعة المطلوبة.

إهمال التسارع

يمكن أن يهيمن التسارع العالي على الطلب على القوة حتى مع وجود حمولة خفيفة.

باستخدام بكرة خارج دائرة نصف قطرها

يجب أن يستخدم تحويل عزم الدوران إلى القوة نصف قطر الملعب.

استخدام عزم دوران المحرك المقدر في كل سرعة

يجب فحص عزم الدوران المتوفر عند عدد دورات التشغيل الفعلي في الدقيقة.

تجاهل سعة أسنان الحزام

قد يكون عزم دوران المحرك كافيًا بينما تصبح أسنان الحزام أو مشاركة البكرة هي العامل المحدد.

تجاهل حمل الجاذبية العمودية

تتطلب المحاور الرأسية تضمين الجاذبية في كل جزء حركة ذي صلة.

الخلط بين الدفع وتصنيف حمل الدليل

تعد سعة قوة الدفع وسعة الحمولة/اللحظة بمثابة فحوصات مختلفة.

مضاعفة عدد الخسائر

لا تطبق تخفيضًا عامًا للكفاءة ثم تضيف نفس الاحتكاك المقاس مرة أخرى ما لم يفصل النموذج بينهما بوضوح.

سير عمل عملي لحساب قوة دفع حزام التوقيت

1. تعريف الكتلة المتحركة.
2. تحديد ملف تعريف الحركة.السرعة والتسارع والتباطؤ وزمن الدورة.
3. حساب القوة المطلوبة الأفقية أو الرأسية.
4. إضافة المقاومة وقوى العملية الخارجية.
5. تحديد عزم دوران المحرك عند سرعة التشغيل الفعلية.
6. تطبيق نسبة علبة التروس والكفاءة في حالة استخدامها.
7. تحويل عزم دوران البكرة إلى قوة دفع فعالة باستخدام نصف قطر الملعب.
8. قارن بين الدفع المتاح والقوة المطلوبة.
9. تحقق من قدرة الشد للحزام وقدرة الأسنان.
10. تحقق من حدود البكرة والعمود والمحمل.
11. تحقق من حمولة الدليل الخطي وحدود اللحظة.
12. أضف هامشًا هندسيًا مناسبًا.
13. التحقق من دورة العمل الكاملة والحدود الحرارية.

ما يحتاجه QRXQ لحساب قوة دفع حزام التوقيت

• كتلة متحركة
• سكتة دماغية
• أقصى سرعة
• تسريع
• التثبيت الأفقي أو الرأسي
• قوة العملية الخارجية
• نموذج المحرك وبيانات سرعة عزم الدوران
• نسبة علبة التروس في حالة استخدامها
• قطر خطوة البكرة أو عدد الأسنان
• ملف تعريف الحزام والملعب والعرض
• عدد الدورات اليومية
• أداء تحديد المواقع المطلوب

قيمة الدفع المفيدة هي القوة التي تبقى بعد النظر في القيادة الكاملة.يجب أن يتفق كل من عزم دوران المحرك ونصف قطر البكرة والكفاءة وسعة الحزام وحمل الحركة.

يقوم QRXQ بتقييم دفع الوحدة الخطية لحزام التوقيت كمشكلة كاملة في نظام القيادة بدلاً من تحويل عزم دوران المحرك إلى رقم قوة نظري واحد والتوقف عند هذا الحد.